Руководство для начинающих по криптографии с открытым ключом

Данные являются бесценным ресурсом в современной конкурентной бизнес-среде. Таким образом, предприятия должны поддерживать секретность и безопасность данных, контролируя доступ к данным. Более того, по мере того, как цифровизация становится нормой, а организации автоматизируют свои операции по обработке данных, шансы на несанкционированный доступ к конфиденциальным данным возрастают. Следовательно, предприятия должны создать безопасную среду, которая защищает ценные данные и снижает потенциальные угрозы данным.

Криптография играет важнейшую роль в обеспечении безопасности данных для обеспечения конфиденциальности и целостности. Подтип криптографии, шифрование с открытым ключом или криптография с открытым ключом, является важным компонентом большинства политик безопасности данных во всем мире.

В этой статье будет рассмотрена концепция открытого ключа в криптографии и его полезность для защиты данных.

Изучайте онлайн-курсы по разработке программного обеспечения в лучших университетах мира. Участвуйте в программах Executive PG, Advanced Certificate Programs или Master Programs, чтобы ускорить свою карьеру.

Что такое криптография в защите данных?

Криптография относится к набору методов защиты информации и коммуникаций путем маскировки данных, чтобы только предполагаемый получатель мог обрабатывать и читать содержимое. Он использует алгоритмы для шифрования данных, которые могут расшифровать только уполномоченные лица. Таким образом, криптография в основном включает в себя преобразование открытого текста или обычного текста в зашифрованный текст (шифрование) и затем обратное преобразование (дешифрование).

Слово «криптография» происходит от греческого термина «Криптос», что означает «скрытый». Некоторые из самых ранних записей об использовании криптографии восходят к древним египтянам и римлянам, включая знаменитый шифр Цезаря Юлия Цезаря. Хотя методы, использовавшиеся в старые времена, кажутся примитивными и простыми в наши дни, древние шифры являются ярким напоминанием о необходимости защиты конфиденциальной информации. С развитием технологий криптография сегодня имеет множество приложений, включая цифровые подписи, просмотр Интернета, приложения для обмена сообщениями, электронную почту, транзакции по кредитным картам, онлайн-проверки и генерацию криптографических ключей.

Что такое ключ в криптографии?

В криптографии ключ представляет собой строку случайных символов в определенном порядке, используемую для изменения или скремблирования данных в алгоритме шифрования. Другими словами, ключ в криптографии шифрует или блокирует данные, так что только тот, у кого есть действительный ключ, может их расшифровать или разблокировать. Открытый текст — это исходные данные, а зашифрованный текст — после того, как ключ зашифровал их.

Криптография играет огромную роль в системах безопасности данных. Существует две широкие классификации криптографических алгоритмов: алгоритмы с симметричным ключом (алгоритмы с секретным ключом) и алгоритмы с асимметричным ключом (алгоритмы с открытым ключом).

Популярные курсы и статьи по программной инженерии

Значение криптографии с открытым ключом

Криптография с открытым ключом или шифрование с асимметричным ключом — это процесс шифрования, при котором данные шифруются и расшифровываются с использованием разных ключей. Хотя ключи разные, они математически связаны с облегчением поиска открытого текста путем расшифровки зашифрованного текста. Наиболее часто используемая форма шифрования с открытым ключом основана на алгоритме RSA.

В процессе асимметричного шифрования один ключ шифрует данные, а другой, но соответствующий ключ, расшифровывает данные. Ключ, который шифрует данные, является открытым ключом, а закрытый ключ расшифровывает информацию.

Более того, открытый ключ широко известен, тогда как закрытый ключ является секретным. Это означает, что, хотя другие люди могут использовать ваш открытый ключ для отправки вам зашифрованной информации, только у вас есть доступ к закрытому или секретному ключу для расшифровки текста.

Преимущества криптографии с открытым ключом

Криптография с открытым ключом имеет следующие функции:

• Шифрование и дешифрование. Функции шифрования и дешифрования позволяют двум сторонам общаться друг с другом, маскируя информацию, которой они обмениваются. Отправитель скремблирует или шифрует данные перед отправкой, а получатель расшифровывает или расшифровывает данные после их получения. Между тем зашифрованные данные в пути остаются непонятными для третьих лиц.
• Неотказуемость: шифрование с открытым ключом имеет механизм безопасности, называемый неотказуемостью, который предотвращает изменение данных и гарантирует, что ни одна из сторон не сможет отрицать, что они получили/отправили сообщение с помощью шифрования.

Криптография с открытым ключом и криптография с закрытым ключом

В отличие от системы шифрования с открытым ключом , симметричная криптография или криптография с закрытым ключом предполагает, что отправитель и получатель совместно используют один общий ключ, который шифрует и расшифровывает сообщения. Таким образом, алгоритмы шифрования с симметричным ключом создают блочный шифр фиксированной длины битов с секретным ключом, который отправитель использует для шифрования данных, а получатель — для их декодирования или расшифровки. Классическим примером криптографии с закрытым ключом является AES или Advanced Encryption Standard, установленный Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в ноябре 2001 года.

Итак, каковы основные различия между криптографией с открытым ключом и криптографией с закрытым ключом? В следующей таблице показаны различия.

Алгоритм RSA, стоящий за шифрованием с открытым ключом

Алгоритм RSA — это широко используемый асимметричный криптографический алгоритм, использующий открытый и закрытый ключи для шифрования и дешифрования сообщений. Алгоритм RSA, созданный в 1978 году, назван в честь его изобретателей Рона Ривеста, Ади Шамира и Леонарда Адлемана.

Вот упрощенное объяснение того, как работает алгоритм RSA в шифровании с открытым ключом :

1. Генерация ключей

• Выберите два больших простых числа «p» и «q».
• Вычислить n = p*q
• Найдите общую функцию: Φ(n) = (p-1)(q-1)
• Теперь выберите целое число 'e', ​​взаимно простое с Φ(n) и 1 < e < Φ(n).
• Пара (n,e) является открытым ключом.
• Теперь вычислите 'd' так, чтобы de = 1 mod Φ(n) или 1 mod (p-1)(q-1)
• Используйте расширенный алгоритм Евклида, чтобы узнать d. Закрытый ключ — это пара (n,d).

2. Шифрование

• Данный открытый текст «P» представляет собой серию чисел меньше n. Если зашифрованный текст «C», шифрование выполняется с использованием следующего математического шага:

C = P e mod n

3. Расшифровка

• Открытый текст можно получить с помощью закрытого ключа (n,d) на следующем шаге:

P = C d mod n

Следующий псевдокод является примером алгоритма RSA в действии:

интервал х = 61, интервал у = 53;

интервал п = х * у;

// n = 3233.

// вычислить значение, phi

интервал фи = (х-1)*(у-1);

// фи = 3120.

int e = findCoprime (фи);

// найти 'e', ​​который больше 1 и является взаимно простым числом фи.

// e = 17 удовлетворяет текущим значениям.

// Используя расширенный алгоритм Евклида, найти 'd', который удовлетворяет

// это уравнение:

d = (1 мод (фи))/е;

// d = 2753 для значений примера.

public_key = (e=17, n=3233);

private_key = (d = 2753, n = 3233);

// Учитывая открытый текст P=123, зашифрованный текст C:

С = (123^17) % 3233 = 855;

// Чтобы расшифровать зашифрованный текст C:

Р = (855^2753)% 3233 = 123;

Вывод

Криптография с закрытым ключом является традиционной системой шифрования. Однако при этом передаваемые сообщения остаются уязвимыми для перехвата третьими лицами, поскольку для шифрования и расшифровки данных используется один секретный ключ. Таким образом, криптологи разработали систему криптографии с открытым ключом , чтобы устранить ограничения традиционной системы. В криптографии с открытым ключом отправитель шифрует сообщение с помощью открытого ключа, тогда как получатель может расшифровать сообщение с помощью закрытого ключа, доступного только получателю. В результате третьи стороны не могут прочитать сообщение в пути, потому что его может расшифровать только закрытый ключ получателя. Системы криптографии с открытым ключом в основном используют алгоритм RSA и играют жизненно важную роль в современных технологиях шифрования.

Присоединяйтесь к upGrad на пути к тому, чтобы стать профессионалом в области безопасности данных

Вы ищете комплексную платформу для изучения безопасности данных? Ваш поиск заканчивается сертификационной программой кибербезопасности от upGrad в партнерстве с Университетом Пердью. 8-месячный онлайн-курс подходит для ИТ-специалистов начального и среднего уровня, технических специалистов, специалистов по технической поддержке, аналитиков, инженеров и новых выпускников.

Основные моменты программы:

• Сертификат признания от upGrad и Purdue University
• 300+ часов обучения, 15+ живых сессий и четыре проекта
• Комплексная учебная программа, охватывающая криптографию и шифрование
• Изучите соответствующие языки программирования и инструменты
• Отраслевые и партнерские сети
• 360-градусная поддержка обучения