Як симетричне та асиметричне шифрування захищає ваші дані

Криптографія є основою цифрової безпеки, і вона поділяється головним чином на дві дуже різні системи: симетричне шифрування та асиметричне шифрування. Хоча обидва методи важливі, вони працюють зовсім по-різному і вирішують різні проблеми. Щоб зрозуміти сучасні системи безпеки, вам потрібно знати різницю між цими двома підходами.

Основна різниця

Симетричний алгоритм шифрування використовує один ключ – той самий ключ як для шифрування, так і для дешифрування інформації. Це як якщо б ви та ваш друг ділили ту ж фізичну ключку від сейфу. Проблема очевидна: якщо хтось отримає ключ, вони зможуть отримати доступ до всього.

Асиметричне шифрування вирішує цю проблему, використовуючи два пов'язані, але різні ключі. Один ключ є публічним (може бути поділений з ким завгодно), а інший є приватним (ви тримаєте його в секреті). Уявіть, що публічний ключ – це як поштовий ящик, куди всі можуть кидати листи, але тільки ви маєте ключ, щоб його відкрити.

Відмінності в довжині ключа та безпеці

Довжина ключів шифрування вимірюється в бітах і безпосередньо пов'язана з тим, наскільки безпечним є шифрування. Для симетричного шифрування 128 або 256 біт часто є достатніми, оскільки ключ вибирається абсолютно випадковим чином.

Асиметричні ключі повинні бути значно довшими – часто 2 048 біт або більше – оскільки існує математичний зв'язок між відкритим і приватним ключем. Цей шаблон може потенційно бути використаний для зламу шифрування, тому довші ключі є необхідними. 128-бітний симетричний ключ і 2 048-бітний асиметричний ключ забезпечують приблизно однаковий рівень безпеки.

Переваги та практичні обмеження

Симетричне шифрування є дуже швидким і вимагає мало обчислювальної потужності – ідеально підходить для захисту великих обсягів даних. Уряди, такі як США, використовують стандарт шифрування AES ( для шифрування класифікованої інформації. Його великою слабкістю є обмін ключами: усі, хто потребує доступу до даних, повинні отримати один і той же ключ, що створює ризики безпеки.

Асиметричне шифрування елегантно вирішує проблему ключів. Ви можете ділитися своїм публічним ключем з будь-ким без ризику. Компроміс полягає в тому, що система працює повільніше і вимагає набагато більше обчислювальної потужності через довші ключі.

Де сьогодні використовуються ці системи?

Симетричне шифрування домінує, коли важлива швидкість – від архівів файлових серверів до шифрування даних на вашому комп'ютері. AES замінив старіший стандарт шифрування даних )DES( з 1970-х років і тепер є стандартом для багатьох сучасних систем.

Асиметричне шифрування використовується в сценаріях з кількома користувачами, особливо в зашифрованій електронній пошті. Одна особа шифрує повідомлення за допомогою публічного ключа отримувача, і тільки отримувач може розшифрувати його своїм приватним ключем.

Більшість сучасних інтернет-протоколів використовують гібридні рішення. Протоколи Transport Layer Security )TLS( поєднують обидва методи для безпечної веб-комунікації – публічне ключове шифрування встановлює безпечне з'єднання, а потім використовують симетричне шифрування для швидкої передачі даних.

Як криптовалюти використовують шифрування

Криптовалюти, такі як Bitcoin, не використовують повністю асиметричне шифрування для шифрування даних. Натомість вони використовують цифрові підписи, що є зовсім іншим застосуванням асиметричної криптографії.

Біткоїн використовує алгоритм цифрового підпису на основі еліптичних кривих )ECDSA(, який підписує транзакції без їх шифрування. Це важлива різниця: цифровий підпис підтверджує, що щось походить з правильного джерела, але не шифрує саме повідомлення. RSA є прикладом алгоритму, який може як шифрувати, так і підписувати, але Біткоїн обрав чистий протокол підпису.

Криптогаманець використовує як симетричне, так і асиметричне шифрування. Коли ви налаштовуєте пароль для вашого гаманця, файл доступу шифрується за допомогою симетричного шифрування. Проте пари відкритих і приватних ключів, які ви використовуєте для контролю своїх монет, базуються на асиметричних принципах.

Висновок

Як симетричне, так і асиметричне шифрування є критично важливими для цифрової безпеки. Симетричне шифрування швидке і зручне для захисту великих обсягів даних, у той час як асиметричне шифрування вирішує проблему безпечного обміну ключами. На практиці їх часто комбінують для досягнення найкращих результатів. Коли криптографія продовжує розвиватися, щоб протистояти новим загрозам, обидві системи залишаться основними для захисту чутливої інформації.