Криптографическое сохранение данных — задача, которая никогда не была более важной, чем сегодня. Будь то сохранение личной информации или конфиденциальных деловых записей, шифрование является первой защитой от кибератак, особенно в сфере криптовалют и платежей.
В криптографии обычно используются два типа шифрования: симметричное и асимметричное. Хотя оба служат одной и той же цели, у них немного разные подходы к защите данных.
Итак, в чем же разница между симметричным и асимметричным шифрованием? И какой из них лучше?
Ключевые Выводы
- Симметричное шифрование основано на общем секретном ключе, тогда как асимметричное использует пару из двух ключей.
- Асимметричное шифрование решает проблемы распределения ключей и безопасной связи с неизвестными сторонами.
- Оба метода находят свое применение в современных приложениях и служат различным целям в зависимости от требуемого уровня безопасности и эффективности.
Симметричное Шифрование
Симметричное шифрование, также известное как шифрование с секретным ключом, — это самый простой метод шифрования сообщений. Он предполагает использование одного ключа для процедур шифрования и дешифрования. Этот ключ может представлять собой строку битов, математический алгоритм или набор случайных слов, известных только отправителю и получателю.
Один и тот же ключ используется как отправляющей, так и принимающей стороной, отсюда и термин «симметричный». Ключ хранится в тайне и должен обмениваться безопасным образом.
Как Работает Симметричное Шифрование
Этот процесс включает три основных этапа:
Генерация Ключей
Секретный ключ генерируется с помощью генератора случайных чисел или безопасного алгоритма. Длина ключа зависит от уровня безопасности, требуемого отправителем и получателем. Как правило, более длинные ключи считаются более безопасными, поскольку они предоставляют злоумышленнику больше возможных комбинаций.
Шифрование
Открытое текстовое сообщение делится на блоки фиксированного размера, и к каждому блоку применяется секретный ключ с помощью процесса, называемого «шифром». Результат этой операции называется зашифрованным текстом.
Расшифровка
После того, как получатель получает зашифрованное сообщение, он использует тот же секретный ключ, что и отправитель, для обратного процесса шифрования, который включает в себя применение операции расшифровки к каждому блоку зашифрованного текста для получения исходного сообщения.
Преимущества
Операция симметричного шифрования дает пользователям и разработчикам ряд преимуществ:
- Скорость: Его алгоритмы эффективны в вычислительном отношении и идеально подходят для быстрого шифрования больших объемов данных.
- Простота: Его легко реализовать, и он требует меньше вычислительной мощности, чем асимметричное шифрование.
- Безопасность Связи: Обеспечивает безопасную связь между людьми, обладающими одним и тем же секретным ключом.
Недостатки
В то же время у симметричного шифрования есть и свои ограничения:
- Распределение Ключей: Основной проблемой при симметричном кодировании является безопасное распространение секретного ключа всем участвующим сторонам. Если ключ скомпрометирован, безопасность всей системы окажется под угрозой.
- Масштабируемость: Этот метод нельзя масштабировать для больших сетей или сценариев, в которых нескольким сторонам необходимо безопасно взаимодействовать.
Асимметричное шифрование
Асимметричное шифрование, также называемое шифрованием с открытым ключом, современный криптографический метод, в котором используется пара открытого и закрытого ключей. Открытый ключ доступен каждому, а закрытый ключ остается конфиденциальным. Асимметричное шифрование предлагает решение проблемы распределения ключей, с которой сталкивается симметричная цифровая безопасность.
Как работает асимметричное шифрование
В этом типе криптографического алгоритма задействованы те же три процесса. Однако по сравнению с ранее упомянутым методом есть небольшие отличия:
Генерация Ключей
Процесс начинается с генерации пары ключей — открытого ключа и секретного ключа. Несмотря на математическую связь, эти ключи нельзя вывести друг из друга. Открытый ключ затем передается всем, кто хочет безопасно связаться с владельцем закрытого ключа.
Шифрование
Чтобы безопасно отправить сообщение в асимметричной модели криптографической безопасности, отправитель использует открытый ключ получателя для шифрования сообщения. Этот процесс преобразует исходные данные в зашифрованный код, делая его нечитаемым для тех, у кого нет секретного ключа.
Расшифровка
Только получатель зашифрованных данных может использовать соответствующий секретный ключ для расшифровки сообщения и получения исходного открытого текста. Асимметричное кодирование гарантирует, что только авторизованные стороны смогут получить доступ к важной информации, добавляя дополнительный уровень безопасности процессу связи.
Преимущества
Вот основные преимущества этого типа шифрования:
- Распределение Ключей: Устраняет необходимость в безопасном распространении ключей. Открытый ключ может быть передан всем, а закрытый ключ должен оставаться секретом.
- Защищенная Связь: она гарантирует конфиденциальность и доверие между сторонами, которые никогда раньше не встречались или не имели предварительного соглашения об общем секретном ключе.
- Цифровые Подписи: Позволяет создавать цифровые подписи, обеспечивая подлинность цифровых документов.
Недостатки
Однако этот метод не лишен недостатков:
- Вычислительная сложность: его алгоритмы требуют больших вычислительных ресурсов и медленнее по сравнению с симметричным подходом. Таким образом, этим методом сложнее передавать большие объемы данных.
- Длина Ключа: Для обеспечения адекватной безопасности при асимметричном шифровании по сравнению с симметричным алгоритмом требуется ключ большей длины.
- Управление Ключами: Этот метод требует тщательного управления парами ключей, чтобы предотвратить несанкционированный доступ к закрытым ключам.
Когда Использовать Симметричное или Асимметричное Шифрование?
Оба типа криптографических операций имеют свои сильные и слабые стороны, что делает их подходящими для разных случаев использования.
Симметричный вариант быстрее и эффективнее и идеально подходит для обработки больших объемов данных. С другой стороны, асимметричное кодирование обеспечивает большую безопасность, поскольку сторонам не нужно обмениваться секретными ключами.
Реализация Симметричного Шифрования
Некоторые распространенные примеры использования симметричного кодирования включают приложения для безопасного обмена сообщениями, такие как WhatsApp и Signal, которые используют протокол Signal для сквозного шифрования.
В банковском секторе массовое шифрование больших объемов данных осуществляется путем реализации определенных алгоритмов симметричного шифрования. Платежные приложения, такие как операции с картами, используют симметрично зашифрованные данные для защиты личной информации (PII) и предотвращения кражи личных данных или мошеннических платежей.
Асимметричное Шифрование в Современных Приложениях
Асимметричное кодирование, с другой стороны, находит широкое применение в современных приложениях. Криптография в блокчейне имеет особое значение.
Большинство криптовалют, таких как BTC и ETH, используют асимметричное шифрование для управления адресами в блокчейне. Более того, этот метод защищает смарт-контракты тоже.
В протоколах SSL и TLS, которые применяются для защиты передачи данных между браузером пользователя и сервером, асимметричное кодирование является одним из наиболее важных элементов процесса обмена ключами.
Асимметричная защита данных также является основой безопасности протоколов электронной почты, таких как PGP и S/MIME. Эти протоколы используют открытые и закрытые ключи для защиты содержимого электронной почты, гарантируя, что только человек с правильным секретным ключом сможет расшифровать и прочитать сообщение, обеспечивая конфиденциальность и защиту целостности сообщения.
Заключительные Мысли
В современную цифровую эпоху данные имеют наибольшую ценность для любой организации и проекта. Когда увеличится количество киберпреступлений и нарушения представляют значительную угрозу для информации или активов отдельных лиц, надежные криптографические методы становятся необходимостью сегодняшнего дня.
Часто Задаваемые Вопросы
Что такое АЕС?
AES хорошо известный симметричный подход, предназначенный для защиты конфиденциальных данных от несанкционированного доступа. Он работает путем преобразования данных в блоки и криптографической защиты каждого блока отдельно, используя комбинацию методов замены, транспонирования и смешивания.
Что такое РСА?
RSA асимметричный алгоритм, который использует факторизацию двух простых чисел для обеспечения надежной защиты. Он широко используется для защиты обмена ключами и цифровых подписей, обеспечивая высокий уровень безопасности критически важных данных.
Шифрование AES и RSA: чем они отличаются?
AES и RSA — это два разных метода с разными преимуществами и приложениями. В то время как AES симметричный алгоритм, предназначенный для быстрого шифрования и дешифрования данных, RSA асимметричный метод, используемый в основном для безопасного обмена ключами и цифровых подписей. Они различаются по скорости, длине ключа и вариантам использования. И AES, и RSA считаются алгоритмами шифрования с высокой степенью защиты при правильной реализации.
Может ли квантовый компьютер взломать AES?
Нет, квантовый компьютер не может расшифровать AES, если используются ключи достаточно большого размера. Квантовые компьютеры » rel=»noreferrer noopener nofollow»>преуспевает в решении некоторых математических задач, с которыми сталкиваются традиционные компьютеры, что делает их угрозой для существующих методов шифрования. Однако если вы используете более длинные ключи в AES (256 бит или более), время и ресурсы, необходимые квантовой машине для расшифровки сообщения, становятся непрактичными.
