Tänasel digitaalajastul on teabe turvalisuse ja konfidentsiaalsuse tagamine ülimalt tähtis. Krüpteerimine mängib selle eesmärgi saavutamisel võtmerolli, võimaldades andmete teisendamist loetamatusse ja ainult volitatud isikutele juurdepääsetavasse vormingusse. Krüpteerimine hõlmab krüptograafiliste võtmete ja matemaatiliste algoritmide kasutamist.
Selles artiklis vaatleme kolme peamist krüpteerimistüüpi: sümmeetriline, asümmeetriline ja hübriidkrüpteerimine. Alustame sümmeetrilisest krüpteerimisest.
Sümmeetriline krüpteerimine
Sümmeetriline krüpteerimine, nagu nimigi ütleb, kasutab ühte krüptograafilist võtit nii krüpteerimiseks kui ka dekrüpteerimiseks. Ühe võtme kasutamise lihtsus muudab protsessi lihtsaks. Sümmeetrilise krüpteerimise olemuse mõistmiseks vaadake järgmist näidet:
Kujutage ette, et kaks lähedast sõpra, Anton ja Alice, elavad Kiievis. Teatud asjaolude tõttu on Alice sunnitud linnast ära kolima. Ainus suhtlusvahend, mis neil on, on post. Kuid nad kardavad, et nende kirju võivad võõrad inimesed kinni pidada ja lugeda.
Kirjavahetuse kindlustamiseks otsustavad Anton ja Alice oma sõnumeid krüpteerida. Nad lepivad kokku lihtsas krüpteerimistehnikas: iga täht liigub tähestikus seitse kohta allapoole. Näiteks sõna “Apple” kirjutatakse “hwwsl” (A -> H, P -> W, L -> S, E -> L). Sõnumi dekrüpteerimiseks tehakse protsess vastupidi, nihutades iga tähte seitse positsiooni tagasi. See krüpteerimistehnika meenutab iidset “Caesari salakirja”, mida kasutas kuulsalt Rooma keiser ja väejuht Gaius Julius Caesar.
Sümmeetrilise krüpteerimise eelised
Sümmeetrilisel krüpteerimisel on märkimisväärsed eelised, mis seisnevad eelkõige selle lihtsuses. Ühe võtme kasutamine krüpteerimiseks ja dekrüpteerimiseks lihtsustab protsessi. Veelgi enam, suurte andmemahtude krüpteerimisel osutub sümmeetriline krüpteerimine tõhusaks valikuks. Täiendavad eelised on järgmised:
- Kiirus: sümmeetrilised krüpteerimisalgoritmid on palju kiiremad kui nende asümmeetrilised vasted, mida arutame hiljem.
- Arvutusvõimsus: Sümmeetrilise krüpteerimise jaoks vajalikud arvutiressursid on suhteliselt väiksemad.
- Minimaalne mõju Interneti-ühenduse kiirusele: sümmeetriline krüpteerimine ei mõjuta oluliselt andmete edastamise kiirust Internetis.
Kolm populaarset sümmeetrilist krüpteerimisalgoritmi
Kuigi Caesari krüptograafia näitab elementaarset lähenemist sümmeetrilisele krüpteerimisele, põhinevad kaasaegsed krüpteerimismeetodid keerukatel matemaatilistel funktsioonidel, mida on väga raske murda. Sümmeetrilisi krüpteerimisalgoritme on palju, kuid me keskendume kolmele kõige sagedamini kasutatavale:
- AES (Advanced Encryption Standard): AES on üks kõige turvalisematest sümmeetrilistest krüpteerimisalgoritmidest. See asendas vananenud DES-algoritmi (mida arutame hiljem) ja pakub tugevaid krüpteerimisvõimalusi. AES töötab 128-bitiste andmeplokkidega, kasutades muutuva pikkusega võtit (tavaliselt 128, 192 või 256 bitti).
- DES (Data Encryption Standard): IBM võttis 1976. aastal kasutusele DES, mis oli esimene laialdaselt kasutatav sümmeetriline krüpteerimismeetod. Algselt töötati see välja tundliku valitsusteabe kaitsmiseks ja 1977. aastal sai sellest USA föderaalasutuste ametlikuks krüpteerimisstandardiks. DES jagab lihtsa teksti andmed 64-bitisteks plokkideks ja rakendab erinevaid krüpteerimisprotsesse 16 tsükli jooksul, luues väljundiks 64-bitised salakirjasõnade plokid. Lühikese võtmepikkuse tõttu kuulutati DES 2005. aastal siiski aegunuks ja asendati AESiga.
- 3DES (Triple Data Encryption Standard): 3DES on DES-i täiendus, mis rakendab DES-i algoritmi kolm korda järjestikku igale andmeplokile. See protsess suurendab oluliselt krüpteerimise tugevust. Kuigi 3DES pakub suuremat turvalisust kui DES, on see aeglasem ja vähem tõhus kui AES, mistõttu seda kasutatakse tänapäevastes rakendustes vähem.
Väärib märkimist, et laialdaselt kasutatav TLS 1.2 protokoll ei kasuta DES-krüpteerimismeetodit selle haavatavuse tõttu.
Asümmeetriline krüpteerimine
Kui sümmeetriline krüpteerimine kasutab krüpteerimiseks ja dekrüpteerimiseks ühte võtit, siis asümmeetriline krüpteerimine kasutab keerulisemat lähenemisviisi – mitu matemaatiliselt seotud võtit. Seda tüüpi krüpteerimist nimetatakse ka avaliku võtme krüptograafiaks ja see hõlmab “avalikku võtit” ja “privaatvõtit”.
Sümmeetriline krüpteerimine töötas Alice’ile ja Antonile hästi, kui neil oli vaja omavahel teavet vahetada. Kui aga Anton tahab turvaliselt suhelda suure hulga inimestega, muutub erinevate võtmete kasutamine iga inimese jaoks ebapraktiliseks ja ebamugavaks.
Selle probleemi lahendamiseks kasutab Anton avaliku võtmega krüpteerimist. Selle meetodi puhul annab Anton oma avaliku võtme kõigile, kes soovivad talle teavet saata, ja hoiab oma isikliku võtme saladuses. Ta annab teistele korralduse krüpteerida andmed tema avaliku võtmega, tagades, et neid saab dekrüpteerida ainult tema isikliku võtmega. Selline lähenemisviis välistab eravõti ohu, sest andmeid saab dekrüpteerida ainult Antoni eravõti abil.
Asümmeetrilise krüpteerimise eelised
Asümmeetrilisel krüpteerimisel on mitmeid eeliseid, alustades suuremast turvalisusest. Selle meetodi puhul kasutatakse andmete krüpteerimiseks avalikku võtit, mis on avalik, ja nende dekrüpteerimiseks vastavat privaatvõtit. See tagab, et andmed on kaitstud võimalike MiTM-rünnakute (man-in-the-middle) eest. Lisaks sellele on paljude klientidega suhtlevate veebi- ja e-posti serverite puhul ainult ühe võtme haldamine ja kaitsmine tõhusam. Lisaks võimaldab asümmeetriline krüpteerimine luua krüpteeritud ühendusi ilma võrguühenduseta võtmevahetuse vajaduseta, mis lihtsustab protsessi.
Teine oluline asümmeetrilise krüpteerimise funktsioon on autentimine. Krüpteerides andmeid vastuvõtja avaliku võtme abil, tagatakse, et ainult ettenähtud vastuvõtja, kellel on vastav privaatne võti, saab andmeid dekrüpteerida ja neile juurde pääseda. See kontrollimehhanism kinnitab selle isiku või organisatsiooni identiteeti, kellega isik suhtleb või vahetab teavet.
Asümmeetriline krüpteerimisalgoritm RSA (Rivest-Shamir-Adleman)
1977. aastal MIT teadlaste Ron Rivesti, Adi Shamiri ja Leonard Adlemani poolt leiutatud RSA on kõige laialdasemalt kasutatav asümmeetriline krüpteerimisalgoritm. Selle tõhusus seisneb “lihtsa faktoriseerimise” kontseptsioonis. RSA hõlmab kahe erineva juhusliku arvu, näiteks 1024 bitti, valimist ja nende korrutamist, et saada suur arv. Ülesanne on määrata selle korrutatud tulemuse põhjal esialgne algarv. Selle mõistatuse lahendamine on tänapäeva superarvutite jaoks praktiliselt võimatu, rääkimata inimese arvutustest.
2010. aastal läbi viidud uuring us kulutas rühm vabatahtlikke rohkem kui 1500 arvutiaega sadades arvutites, et murda 768-bitine RSA võti, mis on kaugelt alla praeguse standardi 2048-bitise võtme.
RSA-krüpteerimise eelis on selle skaleeritavus , kuna võtme pikkus võib varieeruda: 768-bit, 1024-bit, 2048-bit, 4096-bit jne. RSA lihtsus ja kohandatavus on muutnud selle peamiseks asümmeetriliseks krüpteerimisalgoritmiks mitmesuguste rakenduste, sealhulgas SSL/TLS-sertifikaatide, krüptovaluutade ja e-posti krüpteerimise puhul.
Hübriidkrüpteerimine
Kuigi asümmeetrilised krüpteerimisalgoritmid, nagu RSA ja ECC, pakuvad tugevat turvalisust ja autentimist, on neil omad piirangud. Sümmeetriline krüpteerimine on seevastu kiire ja tõhus, kuid sellel puudub autentsuse kontrollimise võime. Nende probleemide lahendamiseks ja krüpteerimissüsteemide sünergia loomiseks on tekkinud hübriidkrüpteerimise kontseptsioon, mis kasutab ära sümmeetrilise ja asümmeetrilise krüpteerimise eeliseid.
Hübriidkrüpteerimine SSL/TLS-sertifikaatides:
Hübriidkrüpteerimine ei ole üks meetod, vaid pigem sümmeetriliste ja asümmeetriliste krüpteerimismeetodite kombinatsioon. Seda kasutatakse laialdaselt SSL/TLS-sertifikaatides TLS-käepingu käigus, millega luuakse turvaline ühendus serverite ja klientide (veebibrauserite) vahel.
TLS-käepigistust alustatakse mõlema osapoole identiteedi kontrollimisega , kasutades privaatset ja avalikku võtit. Kui identiteet on kinnitatud, edastatakse andmed sümmeetrilise krüpteerimise ja ajutise (seansivõti) võtme abil. See võimaldab kiiret andmevahetust suurtes kogustes võrgus.
Hübriidkrüpteerimise eelised
Hübriidkrüpteerimine pakub praktilist lahendust, mis kõrvaldab üksikute krüpteerimismeetodite puudused. Kasutades andmete edastamiseks sümmeetrilist krüpteerimist, võimaldab see kiiret ja tõhusat teabevahetust. Samal ajal tagab asümmeetriline krüpteerimine vajaliku identiteedi kontrollimise, tagades turvalise suhtluse osapoolte vahel.
Hübriidkrüpteerimise eelised on järgmised:
- Kiirus ja tõhusus: Sümmeetriline krüpteerimine, mis võimaldab kiiresti krüpteerida suuri andmehulki, kiirendab krüpteerimis- ja dekrüpteerimisprotsesse, tagades kiire andmeedastuse.
- Autentimine: Asümmeetriline krüpteerimine tagab, et kavandatud vastuvõtja saab juurdepääsu krüpteeritud andmetele, kontrollides mõlema suhtluses osaleva osapoole identiteeti.
- Hübriidkrüpteerimine loob tasakaalu, võimaldades turvalist ja tõhusat andmevahetust erinevates stsenaariumides. Seda kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu SSL/TLS-sertifikaadid, e-posti krüpteerimine ja turvalised sideprotokollid.
Sümmeetriliste ja asümmeetriliste krüpteerimismeetodite võrdlus
Küsimusele, millist tüüpi krüpteerimine on parim , ei ole ühest vastust. Valik sõltub iga olukorra konkreetsetest nõuetest ja kaalutlustest. Vaatleme sümmeetrilise ja asümmeetrilise krüpteerimise eeliseid ja esitame need võrdlustabelis.
| Sümmeetriline krüpteerimine: | Asümmeetriline krüpteerimine: | Hübriidkrüpteerimine: |
| Sümmeetrilise krüpteerimise puhul kasutatakse andmete krüpteerimiseks ja dekrüpteerimiseks ühte võtit, mis muudab protsessi lihtsamaks ja kiiremaks. | Asümmeetriline krüpteerimine kasutab võtmepaari: avalik ja privaatne võti. Avalikku võtit kasutatakse krüpteerimiseks ja privaatvõtit dekrüpteerimiseks. | Paljudel juhtudel kasutatakse krüpteerimisel hübriidset lähenemist, kombineerides sümmeetrilisi ja asümmeetrilisi krüpteerimismeetodeid. |
| See sobib eriti hästi suurte andmemahtude tõhusaks krüpteerimiseks, kuna see pakub suuremat jõudlust ja nõuab vähem töötlemisvõimsust. | Üks asümmeetrilise krüpteerimise peamisi eeliseid on selle võime tagada autentimine, mis tagab suhtlevate osapoolte identiteedi. | Enamik kaasaegseid SSL-sertifikaate kasutab hübriidmeetodit: asümmeetriline krüpteerimine autentimiseks ja sümmeetriline krüpteerimine privaatsuse tagamiseks. |
| Sümmeetriline krüpteerimine kasutab lühemat võtmepikkust, tavaliselt 128-256 bitti. | Võtmepaaride moodustamise protsessi keerukuse tõttu on asümmeetriline krüpteerimine aeglasem ja nõuab rohkem arvutusvõimsust. | Selline hübriidlähenemine pakub terviklikku lahendust, mis kaitseb kasutajate isikuandmeid pealtkuulamise või pettuse eest. |
| Sümmeetrilises krüpteerimises kasutatavad standardalgoritmid on RC4, AES, DES, 3DES ja QUAD. | Asümmeetriline krüpteerimine kasutab pikemaid võtmeid, tavaliselt 1024 kuni 4096 bitti. | Kasutades mõlema krüpteerimismeetodi tugevusi, tagab hübriidkrüpteerimine turvalise side ja andmete privaatsuse. |
Kokkuvõttes sõltub valik sümmeetrilise ja asümmeetrilise krüpteerimise vahel iga stsenaariumi erinõuetest. Sümmeetriline krüpteerimine on väga tõhus ja tulemuslik suurte andmemahtude krüpteerimisel. Asümmeetriline krüpteerimine seevastu võimaldab autentimist ja identiteedi kontrollimist. Hübriidkrüpteerimise lähenemisviis ühendab endas mõlema maailma parimad küljed, pakkudes töökindlat lahendust, mida kasutatakse laialdaselt SSL-sertifikaatides ja muudes turvalist andmeedastust nõudvates rakendustes.
Loe ka:
- Mis on SSL-sertifikaat ja miks peaksite selle paigaldama
- Mis on HTTP ja HTTPS ja kuidas need teie veebisaiti mõjutavad?
- Kuidas saada tasuta SSL-sertifikaat
Küsimused ja vastused krüpteerimise kohta
Krüpteerimine on andmete muundamine salajaks koodiks, et vältida volitamata juurdepääsu.
Kaks peamist krüpteerimistüüpi on sümmeetriline ja asümmeetriline krüpteerimine.
Parim krüpteerimisalgoritm sõltub teie konkreetsetest turva- ja jõudlusnõuetest. AES-i peetakse siiski üheks kõige turvalisemaks ja tõhusamaks sümmeetriliseks krüpteerimisalgoritmiks.
Krüpteerimine kaitseb andmeid, muutes lihtteksti salatekstiks, mida saab dekrüpteerida ainult sobiva võtmega.
Kuigi krüpteerimine pakub kõrgetasemelist turvalisust, ei ole see siiski lollikindel. Võimalike riskide vähendamiseks tuleb kasutada tugevaid krüpteerimisalgoritme ja rakendada nõuetekohaseid võtmehaldustavasid.
