Co to jest kryptografia klucza publicznego?
Kryptografia klucza publicznego (PKC), zwana także kryptografią asymetryczną, to mechanizm wykorzystujący zarówno klucze publiczne, jak i prywatne, odpowiadający kryptografii symetrycznej wykorzystującej jeden klucz. Zastosowanie par kluczy zapewnia PKC unikalne funkcje i właściwości umożliwiające rozwiązywanie nieodłącznych wyzwań występujących w innych technologiach kryptograficznych. Ta forma kryptografii stała się ważną zasadą współczesnego bezpieczeństwa komputerowego i jest kluczowym elementem rosnącego ekosystemu kryptowalut.
Jak działa kryptografia klucza publicznego
W systemie PKC nadawca używa klucza publicznego do szyfrowania informacji, a odbiorca używa klucza prywatnego do odszyfrowania informacji. Ponieważ te dwa klucze są całkowicie różne, klucz publiczny można bezpiecznie udostępniać, nie martwiąc się o bezpieczeństwo klucza prywatnego. Każdy zestaw asymetrycznych par kluczy jest unikalny, co gwarantuje, że informacje zaszyfrowane przy użyciu klucza publicznego mogą być odczytane wyłącznie przez osobę posiadającą odpowiedni klucz prywatny.
Co więcej, ponieważ pary kluczy generowane przez algorytmy szyfrowania asymetrycznego są powiązane matematycznie, ich długość kluczy jest znacznie większa niż w przypadku kryptografii symetrycznej. Jego długość wynosi zwykle 1024 lub 2048 bitów, dlatego niezwykle trudno jest użyć klucza publicznego do obliczenia odpowiedniego klucza prywatnego. Obecnie najpopularniejszy algorytm szyfrowania asymetrycznego nazywa się RSA. W schemacie RSA klucz jest generowany poprzez pomnożenie dwóch liczb (zwykle dwóch większych liczb pierwszych) i przyjęcie wspólnego modułu. Moduł wygeneruje dwa klucze, jeden jest kluczem publicznym, który można udostępnić, a drugi jest kluczem prywatnym, który należy zachować w tajemnicy. Algorytm RSA został po raz pierwszy zaproponowany przez Rivesta, Shamira i Adlemana (tzw. RSA) w 1977 roku i nadal stanowi ważną część systemu kryptografii klucza publicznego.
Użyj PKC jako narzędzia szyfrującego
Kryptografia klucza publicznego rozwiązuje długotrwały problem algorytmów symetrycznych, a mianowicie problem komunikacji pomiędzy kluczami szyfrującymi i deszyfrującymi. Wysyłanie klucza symetrycznego przez niezabezpieczone połączenie wiąże się z ryzykiem ujawnienia go osobom trzecim, które mogą następnie odczytać wszelkie informacje zaszyfrowane kluczem współdzielonym. Chociaż istnieją techniki kryptograficzne, takie jak protokół wymiany kluczy Diffiego-Hellmana, które rozwiązują ten problem, klucze te są nadal podatne na ataki. W kryptografii klucza publicznego nie musisz się w ogóle martwić tym problemem, a klucze używane do szyfrowania mogą być współużytkowane przez dowolne połączenie sieciowe. W tym momencie algorytm asymetryczny zapewnia wyższy poziom ochrony niż algorytm symetryczny.
Przypadki użycia w podpisach cyfrowych
Innym zastosowaniem algorytmów kryptografii asymetrycznej jest wykorzystanie podpisów cyfrowych do weryfikacji danych. Zasadniczo podpis cyfrowy to skrót utworzony na podstawie danych zawartych w wiadomości. Po wysłaniu wiadomości odbiorca może zweryfikować podpis za pomocą klucza publicznego nadawcy, aby zweryfikować pochodzenie wiadomości i upewnić się, że wiadomość nie została zmodyfikowana. W niektórych przypadkach podpisy cyfrowe i techniki szyfrowania są stosowane jednocześnie, ponieważ sam skrót może być zaszyfrowany. Należy jednak zauważyć, że nie wszystkie systemy podpisu cyfrowego korzystają z technologii szyfrowania.
ograniczenie
Rzeczywiście PKC można wykorzystać do poprawy bezpieczeństwa komputera i sprawdzenia integralności informacji, ale ma to również pewne ograniczenia. Ponieważ szyfrowanie i deszyfrowanie obejmuje złożone operacje matematyczne, algorytmy asymetryczne mogą również działać nieco wolno podczas przetwarzania dużych ilości danych. Ten rodzaj kryptografii również w dużym stopniu opiera się na założeniu poufności klucza prywatnego. Jeśli klucz prywatny zostanie przypadkowo udostępniony lub ujawniony, bezpieczeństwo informacji zaszyfrowanych przy użyciu odpowiedniego klucza publicznego zostanie zagrożone. Czasami klucz prywatny użytkownika może zostać przypadkowo utracony, co spowoduje utratę dostępu do zaszyfrowanych danych.
Zastosowania kryptografii klucza publicznego
Ten rodzaj kryptografii jest stosowany w wielu nowoczesnych systemach komputerowych w celu zapewnienia bezpieczeństwa wrażliwych informacji. Na przykład kryptografia klucza publicznego może służyć do szyfrowania wiadomości e-mail w celu zapewnienia poufności ich zawartości. Protokół Secure Sockets Layer (SSL), który umożliwia bezpieczne połączenia ze stronami internetowymi, również wykorzystuje kryptografię asymetryczną. Systemy PKC są również wykorzystywane do badania bezpiecznych środowisk głosowania elektronicznego, które umożliwiłyby wyborcom udział w wyborach na ich komputerach domowych.
Cechy PKC są również widoczne w technologii blockchain i kryptowalut. Kiedy tworzony jest nowy portfel kryptowalut, generowana jest para kluczy (publiczny i prywatny). Adresy publiczne są generowane przy użyciu klucza publicznego i mogą być bezpiecznie udostępniane innym osobom. Klucze prywatne służą natomiast do tworzenia podpisów cyfrowych i weryfikacji transakcji, dlatego należy je zachować w tajemnicy. Gdy transakcja zostanie zweryfikowana za pomocą certyfikowanego skrótu w podpisie cyfrowym, może zostać dodana do księgi blockchain. Ten system podpisu cyfrowego gwarantuje, że tylko użytkownicy posiadający odpowiedni klucz prywatny do portfela kryptowalut będą mieli dostęp do środków z portfela. Warto jednak zauważyć, że szyfry asymetryczne używane w aplikacjach kryptowalutowych różnią się od tych używanych do celów bezpieczeństwa komputera. Na przykład Bitcoin i Ethereum używają algorytmu podpisu cyfrowego krzywej eliptycznej (ECDSA) do weryfikacji transakcji.
Od bezpieczeństwa komputerów po weryfikację transakcji kryptowalutowych, kryptografia klucza publicznego odgrywa kluczową rolę w zabezpieczaniu nowoczesnych systemów cyfrowych. Wykorzystując pary kluczy publicznych i prywatnych, algorytmy kryptografii asymetrycznej rozwiązują problemy bezpieczeństwa nieodłącznie związane z kryptografią symetryczną. Stosowanie PKC jest znane od wielu lat, a jego zastosowania w nowych dziedzinach są stale rozwijane, zwłaszcza w dziedzinie blockchain i kryptowalut.
