Защита данных в криптографии: роль ключей шифрования
Защита информации является актуальной на протяжении всего исторического периода. Еще в древних священных книгах Египта, Индии и Китая, а также на фресках, стенах зданий и других местах жрецы и посвященные использовали специальные знаки, которые кодировали информацию, скрывая смыслы от людей, не входящих в их круг. Появление и распространение криптовалют значительно усилило потребность в использовании алгоритмов шифрования, и сегодня каждый разработчик стремится придумать и реализовать уникальный криптографический ключ, который обеспечивает максимальную защиту и безопасность данных. Что представляет собой ключ шифрования, какие виды ключей существуют и с какой целью их используют? Мы предлагаем рассмотреть эти вопросы вместе. История криптографии: ключевые этапы
Эксперты выделяют 5 основных этапов в истории развития криптографии, которая насчитывает более 4000 лет:
- Начало — около 3000 лет до н.э. На первом этапе начали создавать моноалфавитные коды (символы исходного алфавита в текстах заменяли другими конкретными знаками).
- IX век — начало XX века. Этот период связан с созданием полиалфавитных криптографических ключей.
- Первая половина XX века. Для шифрования начали применять электромеханические машинки с полиалфавитными кодами.
- 1940-е — 1950-е годы. Активный переход к математическим алгоритмам криптографии с использованием секретных ключей.
- Современный этап — с середины 1970-х годов. В этот период зародилось и внедрилось криптошифрование с публичными ключами.
Зачем нужны криптографические ключи и как они работают?
Криптоключ — это конфиденциальная информация, которая используется при шифровании, расшифровке, проверке ЭЦП и определении кодов аутентификации (МАС) с помощью алгоритма. Результат шифрования может отличаться, даже если используется одинаковый алгоритм, в зависимости от используемых ключей.
Шифрование обеспечивает три критерия безопасности:
- Конфиденциальность . Информация скрывается от третьих лиц.
- Целостность . Данные защищены от изменений во время передачи и хранения.
- Идентифицируемость . Шифрование обеспечивает аутентификацию источников и получателей информации.
Криптограф — это программное обеспечение или специализированный аппарат, который шифрует текст по определенным алгоритмам с использованием криптографических ключей. Длина криптошифров измеряется в битах, а ключи для многих шифровальных алгоритмов имеют размер до 1024 бит, что считается максимально надежным. Расшифровка такой информации может занять годы, даже при использовании мощнейших суперкомпьютеров.
Разновидности криптографических ключей
Симметричные и асимметричные криптоключи отличаются друг от друга. Симметричные ключи используются для шифрования и кодирования аутентификации. Они используют один и тот же шифр для прямых и обратных криптографических преобразований. Иногда используются два шифра, но обратные ключи должны легко вычисляться из прямых. Это повышает конфиденциальность, но может вызывать проблемы в экосистемах с большим числом пользователей.
Асимметричные ключи, включая ЭЦП, используют пару шифров:
- Приватные ключи (PrivateKey) — шифры, известные только владельцу. Хранение PrivateKey в тайне исключает риск подделки документов или ЭЦП.
- Публичные ключи (PublicKey) — шифры, публикуемые и используемые для подтверждения подлинности документов или отправленных сообщений. Публичный ключ обычно генерируется с помощью приватного.
В криптовалютах и ЭЦП подпись осуществляется с помощью приватного ключа, а проверка — на основе публичного. При шифровании сообщения шифруются на основе публичных ключей, а чтение осуществляется с применением приватных. Это позволяет проверять, действительно ли конкретные пользователи ставили свои подписи (подтверждали транзакции и т. д.). Асимметричные алгоритмы гарантируют как целостность, так и аутентичность данных. Расшифровывать сообщения могут только адресаты.
Преимуществом несимметричной методики является устранение проблемы распространения шифров пользователей внутри экосистемы, но при этом страдает достоверность получаемых ключей. Данную проблему решают благодаря формированию специализированной инфраструктуры публичных шифров (PKI).
Существует ещё две разновидности ключей в криптографии:
Session keys — шифры, которые создаются между парой пользователей и обеспечивают защиту каналов связи. Как правило, сеансовыми ключами выступают общие «секреты» — информация, формирующаяся на основе PrivateKey одних пользователей и PublicKey других. Существуют разные протоколы создания подобных ключей, среди которых наиболее распространенным считается метод Диффи-Хеллмана.
Subkeys — секретные данные, которые вырабатываются в ходе выполнения криптографических алгоритмов на основании определенных шифров (обычно процесс основывается на развертывании ключей).
Области использования шифрования ключей
Криптографические способы кодирования широко используются для обеспечения конфиденциальности и целостности данных, определения их источников, защиты от несанкционированного доступа и кражи. Отдельные шифры используются для хранения виртуальных средств и подтверждения транзакций в различных криптовалютах. Кроме того, шифрование часто применяется при создании сертификатов безопасности личных данных, вводимых на веб-сайтах, для защиты сообщений в мессенджерах и во многих других областях деятельности.
