76. Szyfrowanie symetryczne i asymetryczne – kluczowe techniki kryptografii!

Kryptografia, nauka o zabezpieczaniu danych, odgrywa kluczową rolę w dzisiejszym cyfrowym świecie. Dwa główne podejścia do szyfrowania używane w kryptografii to szyfrowanie symetryczne i asymetryczne.

Porównanie tych dwóch rodzajów szyfrowania jest powszechne w dziedzinie kryptografii i bezpieczeństwa komputerowego. Warto jednak pamiętać, że oba omawiane dzisiaj rodzaje szyfrowania mają swoje wady i zalety, a wybór między nimi zależy przede wszystkim od konkretnych potrzeb użytkownika.

Ciekawostka: Samą koncepcję szyfrowania często przedstawiają filmy i programy telewizyjne dotyczące hakowania i szpiegostwa, takie jak popularny serial „Mr. Robot”.

W niniejszym artykule skupimy się na tych dwóch technikach, wyjaśnimy, jak działają i jakie są ich zastosowania.

Czym jest szyfrowanie danych?

Zanim zajmiemy się głównym tematem dzisiejszej lekcji, przyjrzyjmy się ponownie definicji szyfrowania. Szyfrowanie danych to proces, który obejmuje pobranie określonej informacji i przekształcenie jej w niezrozumiały fragment tego samego tekstu. Tak zakodowana wiadomość nazywana jest szyfrogramem.

Aby osiągnąć ten wynik, konieczne jest skorzystanie z algorytmu szyfrowania. Ten proces przyjmuje oryginalną informację, którą chcemy zabezpieczyć, i na podstawie losowych reguł przekształca ją w nowy fragment danych, który bez znajomości określonych zasad lub klucza staje się nieczytelny. Można to porównać do tłumaczenia danego fragmentu na język, którego nie znamy.

W efekcie otrzymujemy informację w nowym języku, która ukrywa wrażliwe dane i jest przekształcona w tajny kod, którego nie da się odczytać bez posiadania kluczowych informacji lub klucza.

Szyfrowanie symetryczne

W tym rodzaju szyfrowania stosuje się jedynie jeden klucz do zarówno zaszyfrowania, jak i odszyfrowania informacji. Dzięki temu prostemu procesowi implementacji, korzystając z jednego klucza, przykład może być następujący:

1. Szyfrowanie wiadomości do swojego przyjaciela przy użyciu ustalonego klucza.
2. Wysłanie zaszyfrowanego tekstu.
3. Przyjaciel używa tego samego klucza do odszyfrowania otrzymanej wiadomości.

W przypadku szyfrowania symetrycznego używamy jednego klucza zarówno do zaszyfrowania, jak i odszyfrowania wiadomości. Klucz ten jest wspólnym “sekretem”, który jest udostępniany przez osoby korzystające z tego rodzaju szyfrowania.

Zaletą tego podejścia jest znacznie wyższa wydajność i niskie zużycie zasobów. Jednak ma ono także wady, takie jak konieczność udostępniania klucza wielu osobom, co nie zawsze gwarantuje dobre zastosowanie klucza.

Szyfrowanie symetryczne jest powszechnie używane i stanowi istotny element współczesnego cyberbezpieczeństwa. Poniżej znajdują się przykłady aplikacji i narzędzi, w których jest wykorzystywane:

• Popularne aplikacje do przesyłania wiadomości, takie jak WhatsApp czy Telegram, używają szyfrowania symetrycznego do zapewnienia poufności wysyłanych wiadomości. Wiadomości są widoczne i czytelne tylko dla zamierzonych odbiorców.
• Oprogramowanie do szyfrowania, jak na przykład VeraCrypt, jest przeznaczone do zabezpieczania plików, chroniąc poufne dane przechowywane na urządzeniach. Zapewnia bezpieczeństwo nawet w przypadku utraty klucza lub kradzieży urządzenia.

Szyfrowanie asymetryczne

To trochę bardziej złożone niż szyfrowanie symetryczne. Dlaczego? Ponieważ do jego zastosowania potrzebujemy dwóch kluczy – jednego do zaszyfrowania informacji, a drugiego do jej odszyfrowania. W tym przypadku żaden z kluczy nie pełni obu funkcji.

Szyfrowanie asymetryczne to nowszy i zdecydowanie bezpieczniejszy sposób szyfrowania poufnych informacji. W tym przypadku używamy dwóch kluczy:

1. Klucz publiczny: Dostępny dla każdego, służy do szyfrowania danej informacji. Nie jest używany w procesie deszyfrowania.
2. Klucz prywatny: Odpowiada za odszyfrowanie danych informacji. Jest tylko w posiadaniu osoby, której zadaniem jest odszyfrowywanie informacji.

Dzięki wykorzystaniu dwóch par kluczy, ten rodzaj szyfrowania znajduje zastosowanie w wielu branżach i technologiach, które priorytetowo traktują zabezpieczanie przekazywanych informacji. Ta metoda jest szeroko stosowana do ochrony danych o szczególnym znaczeniu i zapewniania bezpiecznej komunikacji. Praktyczne zastosowania szyfrowania asymetrycznego obejmują:

• Komunikacja e-mail (PGP, S/MIME): Oba protokoły korzystają z kluczy prywatnych i publicznych do szyfrowania treści przekazywanych e-maili, co gwarantuje poufność i utrzymanie integralności wiadomości.
• Podpisy cyfrowe: Wykorzystują one model szyfrowania asymetrycznego, potwierdzając tym samym tożsamość osoby podpisującej i chroniąc przed ewentualnym sfałszowaniem dokumentu.
• Protokoły SSL/TLS: Stosowane na przykład w bankowości internetowej, zapewniają bezpieczeństwo transmisji danych pomiędzy przeglądarką użytkownika a stroną internetową.

Szyfrowanie symetryczne i asymetryczne – porównanie

Obie techniki znajdują zastosowanie w zabezpieczaniu danych. Szyfrowanie symetryczne wykorzystuje jeden klucz do zarówno szyfrowania, jak i deszyfrowania informacji, podczas gdy szyfrowanie asymetryczne operuje dwoma kluczami – kluczem publicznym i prywatnym. Wybór odpowiedniej metody szyfrowania zależy od użytkownika i jego potrzeb, jednak warto poznać podstawowe różnice między nimi. Oto one:

1. Szybkość: Przede wszystkim szyfrowanie symetryczne wyróżnia się szybkością, ponieważ wymaga mniejszej mocy obliczeniowej. Jest skutecznym rozwiązaniem do szyfrowania dużej ilości danych.
2. Bezpieczeństwo kluczy: W przypadku szyfrowania symetrycznego jednym kluczem zarządzamy zarówno szyfrowaniem, jak i deszyfrowaniem wiadomości, co oznacza konieczność dzielenia się nim z odbiorcami. Jest to mniej bezpieczna metoda. Szyfrowanie asymetryczne, dzięki dwóm kluczom (publicznemu i prywatnemu), zapewnia wyższy poziom bezpieczeństwa.
3. Użycie: W praktyce szyfrowanie symetryczne doskonale sprawdza się do szyfrowania wiadomości w zamkniętych systemach, takich jak korporacje, gdzie pracownicy się nawzajem znają i zaufanie jest udzielane. Z kolei szyfrowanie asymetryczne jest bardziej odpowiednie w systemach otwartych, takich jak bankowość internetowa.
4. Ogólne bezpieczeństwo: Ze względu na zastosowanie dwóch kluczy (publicznego i prywatnego), szyfrowanie asymetryczne jest uznawane za bezpieczniejszą metodę. Posiadanie dwóch kluczy utrudnia potencjalnym atakującym przejęcie kontroli nad systemem. Warto jednak zaznaczyć, że dobrze zaimplementowane szyfrowanie symetryczne również może dostarczyć solidnego poziomu bezpieczeństwa.

Jak wybrać odpowiednią metodę szyfrowania?

Ostateczny wybór między szyfrowaniem symetrycznym a asymetrycznym zależy od konkretnych wymagań bezpieczeństwa oraz od przypadków użycia. Przy podjęciu decyzji warto wziąć pod uwagę kilka kluczowych aspektów, takich jak zarządzanie kluczami, wydajność obliczeniowa i pożądana funkcjonalność szyfrowania.

Podsumowanie

Szyfrowanie symetryczne i asymetryczne stanowią dwie kluczowe techniki kryptografii. Wybór między nimi zależy od konkretnych potrzeb i scenariuszy związanych z bezpieczeństwem danych. Szyfrowanie symetryczne wyróżnia się szybkością i efektywnością, podczas gdy szyfrowanie asymetryczne oferuje większe bezpieczeństwo, umożliwiając korzystanie z kluczy publicznych do komunikacji bez ryzyka ujawnienia klucza prywatnego. Oba te podejścia są niezastąpione w dzisiejszym świecie cyfrowym, gdzie ochrona danych jest priorytetem.