Symmetric vs Asymmetric Encryption in Cryptography

ความแตกต่างระหว่างการเข้ารหัสแบบสมมาตรและแบบอสมมาตรในวิทยาการรหัสลับ – ภาพรวมโดยย่อ

Reading time

การเก็บรักษาข้อมูลด้วยการเข้ารหัสเป็นงานที่ไม่เคยมีความสำคัญมากไปกว่าปัจจุบันนี้ ไม่ว่าจะเป็นการเก็บรักษาข้อมูลส่วนบุคคลหรือบันทึกทางธุรกิจที่มีความละเอียดอ่อน การเข้ารหัสถือเป็นการป้องกันการโจมตีทางไซเบอร์ขั้นแรก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมสกุลเงินดิจิตอลและการชำระเงิน 

การเข้ารหัสที่ใช้กันทั่วไปสองประเภทในวิทยาการรหัสลับคือแบบสมมาตรและแบบอสมมาตร แม้ว่าทั้งสองประเภทจะมีวัตถุประสงค์เดียวกัน แต่ก็มีแนวทางที่แตกต่างกันเล็กน้อยในการปกป้องข้อมูล

ดังนั้นการเข้ารหัสแบบสมมาตรและแบบอสมมาตรแตกต่างกันอย่างไร? และแบบไหนดีกว่ากัน?

ประเด็นที่สำคัญ

  1. การเข้ารหัสแบบสมมาตรอาศัยกุญแจลับที่ใช้ร่วมกัน ในขณะที่แบบอสมมาตรใช้กุญแจ 1 คู่
  2. การเข้ารหัสแบบอสมมาตรจะจัดการกับความท้าทายของการแจกจ่ายกุญแจและการสื่อสารที่ปลอดภัยกับบุคคลที่ไม่รู้จัก
  3. โดยทั้งสองวิธีพบว่ามีการใช้งานในแอปพลิเคชันสมัยใหม่และให้บริการตามวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับระดับความปลอดภัยและประสิทธิภาพที่ต้องการ

การเข้ารหัสแบบสมมาตร

การเข้ารหัสแบบสมมาตรหรือที่เรียกว่าการเข้ารหัสกุญแจลับ เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการเข้ารหัสข้อความ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้กุญแจเดียวสำหรับทั้งขั้นตอนการเข้ารหัสและการถอดรหัส กุญแจนี้อาจเป็นเส้นอักขระของบิต อัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ หรือชุดของคำสุ่มที่รู้จักโดยผู้สร้างและผู้รับเท่านั้น

ทั้งฝ่ายส่งและฝ่ายรับใช้กุญแจเดียวกัน ดังนั้นจึงใช้คำว่า “สมมาตร” กุญแจจึงถูกเก็บเป็นความลับและต้องแลกเปลี่ยนกันอย่างปลอดภัย

การเข้ารหัสแบบสมมาตรทำงานอย่างไร

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับสามขั้นตอนหลัก:

การสร้างกุญแจ

กุญแจลับถูกสร้างขึ้นโดยใช้ตัวสร้างตัวเลขสุ่มหรืออัลกอริทึมที่ปลอดภัย ความยาวของกุญแจขึ้นอยู่กับระดับความปลอดภัยที่ผู้ส่งและผู้รับกำหนด โดยทั่วไปแล้วกุญแจที่ยาวกว่าจะถือว่าปลอดภัยกว่า เนื่องจากมีการผสมผสานอักขระที่มากกว่าเพื่อไม่ให้ผู้โจมตีคาดเดาได้

การเข้ารหัส

ข้อความธรรมดาแบ่งออกเป็นบล็อกขนาดคงที่ และรหัสลับจะถูกนำไปใช้กับแต่ละบล็อกโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า “cipher” ผลลัพธ์ของการดำเนินการนี้เรียกว่าข้อความไซเฟอร์ (Cipher Text)

การถอดรหัส

เมื่อผู้รับได้รับข้อความที่เข้ารหัส พวกเขาจะใช้รหัสลับเดียวกันกับผู้ส่งเพื่อย้อนกลับกระบวนการไซเฟอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้การดำเนินการถอดรหัสกับแต่ละบล็อกของข้อความไซเฟอร์เพื่อดึงข้อความต้นฉบับออกมา

Symmetric Encryption Scheme

ข้อดี

การดำเนินการเข้ารหัสแบบสมมาตรมีข้อดีหลายประการสำหรับผู้ใช้และนักพัฒนา:

  • ความเร็ว: อัลกอริทึมมีประสิทธิภาพในการคำนวณและเหมาะสำหรับการเข้ารหัสข้อมูลจำนวนมากอย่างรวดเร็ว
  • เรียบง่าย: ใช้งานได้ง่ายตรงไปตรงมา และใช้พลังในการคำนวณน้อยกว่าการเข้ารหัสแบบอสมมาตร
  • ความปลอดภัยของการสื่อสาร: ทำให้มั่นใจได้ถึงการสื่อสารที่ปลอดภัยระหว่างบุคคลที่มีรหัสลับเดียวกัน

ข้อเสีย

ในขณะเดียวกัน การเข้ารหัสแบบสมมาตรก็มีข้อจำกัดเช่นกัน:

  • การแจกจ่ายกุญแจ: ความท้าทายหลักของการเข้ารหัสแบบสมมาตรคือการแจกจ่ายกุญแจลับอย่างปลอดภัยให้กับทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากความปลอดภัยของทั้งระบบจะมีความเสี่ยงหากกุญแจถูกบุกรุก
  • ความสามารถในการปรับขนาด: วิธีการนี้ไม่สามารถปรับขนาดได้สำหรับเครือข่ายขนาดใหญ่ หรือในสถานการณ์ที่หลายฝ่ายจำเป็นต้องสื่อสารอย่างปลอดภัย
pros and cons of symmetric encryption

การเข้ารหัสแบบอสมมาตร

การเข้ารหัสแบบอสมมาตรหรือที่เรียกว่าการเข้ารหัสกุญแจสาธารณะ เป็นเทคนิคการเข้ารหัสสมัยใหม่ที่ใช้กุญแจสาธารณะและส่วนตัว ทุกคนสามารถใช้รหัสสาธารณะได้ ในขณะที่รหัสส่วนตัวยังคงเป็นความลับ การเข้ารหัสแบบอสมมาตรนำเสนอวิธีการแก้ไขปัญหาการแจกจ่ายกุญแจที่แบบสมมาตรต้องเผชิญกับความปลอดภัยทางดิจิทัล

การเข้ารหัสแบบอสมมาตรทำงานอย่างไร

ในอัลกอริทึมการเข้ารหัสประเภทนี้ มีกระบวนการสามกระบวนการที่เหมือนกันเข้ามาเกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ จะมีความแตกต่างเล็กน้อย:

การสร้างกุญแจ

กระบวนการเริ่มต้นด้วยการสร้างกุญแจ 1 คู่ – กุญแจสาธารณะและกุญแจลับ แม้จะมีความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ แต่กุญแจเหล่านี้ก็ไม่สามารถอนุมานได้จากกัน จากนั้นกุญแจสาธารณะจะถูกแชร์กับใครก็ตามที่ต้องการสื่อสารอย่างปลอดภัยกับเจ้าของกุญแจส่วนตัว

การเข้ารหัส

ในการส่งข้อความอย่างปลอดภัยในรูปแบบการรักษาความปลอดภัยการเข้ารหัสแบบอสมมาตร ผู้ส่งจะใช้กุญแจสาธารณะของผู้รับเพื่อเข้ารหัสไซเฟอร์ข้อความ กระบวนการนี้จะแปลงข้อมูลต้นฉบับเป็นโค้ดที่เข้ารหัส ทำให้ใครก็ตามที่ไม่มีกุญแจลับจะไม่สามารถอ่านได้

การถอดรหัส

เฉพาะผู้รับข้อมูลที่เข้ารหัสเท่านั้นที่จะสามารถใช้รหัสลับที่เกี่ยวข้องเพื่อถอดรหัสข้อความและดึงข้อความธรรมดาต้นฉบับได้ การเข้ารหัสแบบอสมมาตรช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีเฉพาะบุคคลที่ได้รับอนุญาตเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงข้อมูลที่สำคัญได้ โดยเพิ่มการรักษาความปลอดภัยอีกชั้นพิเศษให้กับกระบวนการสื่อสาร

Asymmetric Encryption Scheme

ข้อดี

ประโยชน์หลัก ๆ ของการเข้ารหัสประเภทนี้มีดังต่อไปนี้:

  • การแจกจ่ายกุญแจ: ช่วยลดความจำเป็นในการแจกจ่ายกุญแจที่ปลอดภัย กุญแจสาธารณะสามารถแบ่งปันกับทุกคนได้ ในขณะที่กุญแจส่วนตัวจะต้องเก็บเป็นความลับ
  • การสื่อสารที่ปลอดภัย: รับประกันการรักษาความลับและความไว้วางใจระหว่างฝ่ายต่าง ๆ ที่ไม่เคยพบกันมาก่อน หรือไม่มีข้อตกลงล่วงหน้าเกี่ยวกับกุญแจลับที่ใช้ร่วมกัน
  • ลายเซ็นดิจิทัล: ช่วยให้สามารถสร้างลายเซ็นดิจิทัลได้ ทำให้เอกสารดิจิทัลมีความถูกต้อง

ข้อเสีย

อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่ใช่ว่าจะไม่มีข้อเสียเลย:

  • การคำนวณที่ซับซ้อน: อัลกอริทึมมีความซับซ้อนในการคำนวณและช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแนวทางแบบสมมาตร ดังนั้นจึงเป็นการยากกว่าในการส่งข้อมูลปริมาณมากด้วยวิธีนี้
  • ความยาวของกุญแจ: ต้องใช้ความยาวของกุญแจที่ยาวขึ้นเพื่อความปลอดภัยที่เพียงพอในการเข้ารหัสแบบอสมมาตร เมื่อเปรียบเทียบกับอัลกอริทึมแบบสมมาตร
  • การจัดการกุญแจ: วิธีการนี้ต้องการการจัดการคู่ของกุญแจอย่างระมัดระวัง เพื่อป้องกันการเข้าถึงกุญแจส่วนตัวโดยไม่ได้รับอนุญาต
pros and cons of asymmetric encryption

เมื่อใดจึงควรใช้การเข้ารหัสแบบสมมาตรและแบบอสมมาตร?

การดำเนินการเข้ารหัสทั้งสองประเภทมีทั้งจุดแข็งและจุดอ่อน ทำให้เหมาะสำหรับกรณีการใช้งานที่แตกต่างกัน 

แบบสมมาตรมีความเร็วกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า เหมาะสำหรับการจัดการข้อมูลจำนวนมาก ในทางกลับกันการเข้ารหัสแบบอสมมาตรให้ความปลอดภัยที่มากกว่า เนื่องจากฝ่ายต่าง ๆ ไม่จำเป็นต้องแลกเปลี่ยนกุญแจลับของตน

Symmetric vs Asymmetric Encryption Comparison

การใช้งานการเข้ารหัสแบบสมมาตร

ตัวอย่างทั่วไปของการเข้ารหัสแบบสมมาตรที่ใช้งานอยู่ ได้แก่ แอปส่งข้อความที่ปลอดภัย เช่น WhatsApp และ Signal ซึ่งใช้โปรโตคอล Signal สำหรับการเข้ารหัสจากต้นทางถึงปลายทาง

ในภาคการธนาคาร การเข้ารหัสข้อมูลจำนวนมากสามารถทำได้โดยใช้อัลกอริทึมการเข้ารหัสแบบสมมาตรบางอย่าง แอปพลิเคชันการชำระเงิน เช่น ธุรกรรมบัตร ใช้ข้อมูลที่เข้ารหัสแบบสมมาตรเพื่อปกป้องข้อมูลระบุตัวตน (PII) และป้องกันการโจรกรรมข้อมูลที่ระบุตัวตนหรือการเรียกเก็บเงินที่เป็นการฉ้อโกง

การเข้ารหัสแบบอสมมาตรในแอปพลิเคชันปัจจุบัน

ในทางกลับกัน การเข้ารหัสแบบอสมมาตรมีการใช้อย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันสมัยใหม่ วิทยาการรหัสลับในบล็อกเชนมีความสำคัญเป็นพิเศษ 

สกุลเงินดิจิทัลส่วนใหญ่ เช่น BTC และ ETH ใช้การเข้ารหัสแบบอสมมาตรเพื่อจัดการที่อยู่ในบล็อกเชน นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังป้องกันสัญญาอัจฉริยะด้วยเช่นกัน

ในโปรโตคอล SSL และ TLS ที่นำไปใช้กับการส่งข้อมูลอย่างปลอดภัยระหว่างเบราว์เซอร์ของผู้ใช้และเซิร์ฟเวอร์ การเข้ารหัสแบบอสมมาตรเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของกระบวนการแลกเปลี่ยนกุญแจ

การปกป้องข้อมูลแบบอสมมาตรยังเป็นพื้นฐานสำหรับการรักษาความปลอดภัยของโปรโตคอลการสื่อสารอีเมล เช่น PGP และ S/MIME โปรโตคอลเหล่านี้ใช้กุญแจสาธารณะและกุญแจส่วนตัวเพื่อปกป้องเนื้อหาอีเมล ทำให้มั่นใจได้ว่าเฉพาะผู้ที่มีกุญแจส่วนตัวที่ถูกต้องเท่านั้นที่จะสามารถถอดรหัสและอ่านข้อความได้ โดยให้ความเป็นส่วนตัวและปกป้องความสมบูรณ์ของข้อความ

ความคิดเห็นปิดท้าย

ในยุคดิจิทัลปัจจุบัน ข้อมูลถือว่ามีมูลค่าสูงสุดสำหรับองค์กรและโครงการใด ๆ เมื่อมีอาชญากรรมทางไซเบอร์และการละเมิดที่ก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อข้อมูลหรือทรัพย์สินของบุคคลเพิ่มขึ้น เทคนิคการเข้ารหัสที่แข็งแรงและแข็งแกร่งจึงกลายมาเป็นที่ต้องการอย่างมากในชั่วโมงนี้

คำถามที่พบบ่อย

AES คืออะไร?

AES เป็นแนวทางแบบสมมาตรที่เป็นที่รู้จักกันดี ซึ่งออกแบบมาเพื่อปกป้องข้อมูลที่ละเอียดอ่อนจากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต ทำงานโดยการแปลงข้อมูลเป็นบล็อกและรักษาความปลอดภัยแต่ละบล็อกด้วยการเข้ารหัสโดยใช้การผสมผสานระหว่างเทคนิคการแทนที่ การโอนย้าย และการผสมผสาน

RSA คืออะไร?

RSA เป็นอัลกอริทึมแบบอสมมาตรที่ใช้การแยกตัวประกอบของจำนวนเฉพาะสองตัวเพื่อมอบการป้องกันที่แข็งแกร่ง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อรักษาความปลอดภัยการแลกเปลี่ยนกุญแจและลายเซ็นดิจิทัล โดยให้ความปลอดภัยสูงสำหรับข้อมูลสำคัญ

การเข้ารหัส AES กับ RSA: แตกต่างกันอย่างไร?

AES และ RSA เป็นสองวิธีที่แตกต่างกัน ซึ่งมีจุดแข็งและการใช้งานที่แตกต่างกัน แม้ว่า AES จะเป็นอัลกอริทึมแบบสมมาตรที่ออกแบบมาเพื่อให้สามารถเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว แต่ RSA ก็เป็นวิธีการแบบอสมมาตรที่ใช้เป็นหลักสำหรับการแลกเปลี่ยนกุญแจที่ปลอดภัยและลายเซ็นดิจิทัล ต่างกันในแง่ของความเร็ว ความยาวของกุญแจ และกรณีการใช้งาน ทั้ง AES และ RSA ถือเป็นอัลกอริทึมการเข้ารหัสที่มีความปลอดภัยสูงเมื่อใช้งานอย่างถูกต้อง

คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำลาย AES ได้หรือไม่?

ไม่ได้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่สามารถถอดรหัส AES ได้หากมีการใช้กุญแจขนาดใหญ่เพียงพอ คอมพิวเตอร์ควอนตัมเก่งในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์บางอย่างที่คอมพิวเตอร์แบบเดิมต้องเผชิญ ทำให้เป็นภัยคุกคามต่อวิธีการเข้ารหัสที่มีอยู่ อย่างไรก็ตามหากคุณใช้กุญแจที่ยาวกว่าใน AES (256 บิตขึ้นไป) เวลาและทรัพยากรที่จำเป็นสำหรับเครื่องควอนตัมในการถอดรหัสข้อความจะไม่สามารถทำได้

บทความล่าสุด

B2BinPay at Latam Family Office Announcement Summit
B2BinPay Fosters Global Connections at Latam Family Office Investment Summit
15.04.2024
Advantages of Integrating Ethereum Payment API
ข้อดีเฉพาะของการรวมระบบ API การชำระเงิน Ethereum
How and Why Should You Accept Bitcoin as Payment in 2024?
เพราะเหตุใดคุณจึงควรยอมรับ Bitcoin เป็นการชำระเงินในปี 2024 และอย่างไร?
Analysing Open-Source Payment Gateways
คุณควรพิจารณาเกตเวย์การชำระเงินแบบโอเพนซอร์สหรือไม่?