Julkisen avaimen kryptografia, joka tunnetaan myös nimellä epäsymmetrinen salaus, on kyberturvallisuuden peruskäsite, joka syntyi avainten jakamiseen liittyvien kysymysten vuoksi yksityisen avaimen salauksessa (symmetrinen kryptografia). Vaikka avainten jakelu onkin merkittävä ongelma klassisessa symmetrisessä kryptografiassa, julkisen avaimen salaus tarjosi tavan ratkaista tämä ongelma, mutta toi lisäksi käyttöön monipuolisemman lähestymistavan, joka voidaan vastata erilaisiin tietoturvahaasteisiin.
Yksi julkisen avaimen salauksen tärkeimmistä eduista on sen kyky tarjota suojattuja viestintäkanavia ilman esijaettujen avaimien tarvetta. Perinteisessä symmetrisessä kryptografiassa sekä lähettäjällä että vastaanottajalla on oltava yhteinen salainen avain salausta ja salauksen purkamista varten. Näiden salaisten avainten turvallinen jakaminen ja hallinta voi olla työlästä etenkin suurissa järjestelmissä. Julkisen avaimen salaus poistaa tämän haasteen käyttämällä avainparia: julkista avainta salaukseen ja yksityistä avainta salauksen purkamiseen.
RSA-salausjärjestelmä, yksi yleisimmin käytetyistä julkisen avaimen salausalgoritmeista, on esimerkki julkisen avaimen salauksen monipuolisuudesta. RSA:ssa järjestelmän turvallisuus riippuu suurten kokonaislukujen laskemisen vaikeudesta. Julkinen avain, joka on kenen tahansa saatavilla, koostuu kahdesta osasta: moduulista (n) ja julkisesta eksponenttista (e). Yksityinen avain, jonka vain vastaanottaja tuntee, käsittää moduulin (n) ja yksityisen eksponentin (d). Hyödyntämällä modulaarista aritmetiikkaa ja lukuteoriaa, RSA mahdollistaa suojatun viestinnän epävarmoja kanavia pitkin.
Avainten jakelun lisäksi julkisen avaimen salaus palvelee useita muita olennaisia kyberturvallisuuden tarkoituksia. Esimerkiksi digitaaliset allekirjoitukset ovat tärkeä sovellus julkisen avaimen salauksessa, jonka avulla yhteisöt voivat todentaa digitaalisten viestien eheyden ja alkuperän. Allekirjoittamalla viestin yksityisellä avaimellaan lähettäjä voi tarjota kiistattoman todisteen kirjoittajuudesta, kiistämättömyydestä ja tietojen eheydestä. Vastaanottaja voi tarkistaa allekirjoituksen lähettäjän julkisella avaimella ja varmistaa, että viestiä ei ole peukaloitu kuljetuksen aikana.
Lisäksi julkisen avaimen salauksella on keskeinen rooli avaintenvaihtoprotokollassa, kuten Diffie-Hellman-avaintenvaihdossa. Tämän protokollan avulla kaksi osapuolta voivat muodostaa jaetun salaisen avaimen suojaamattoman kanavan yli ilman esijaettujen avainten tarvetta. Hyödyntämällä modulaarisen eksponentioinnin ominaisuuksia, Diffie-Hellman varmistaa, että vaikka salakuuntelija sieppaisi tiedonsiirron, he eivät voi johtaa jaettua avainta ratkaisematta laskennallisesti vaikeaa ongelmaa.
Turvallisen viestinnän ja avaintenvaihdon lisäksi julkisen avaimen salaus tukee useita muita kyberturvallisuusmekanismeja, mukaan lukien digitaaliset sertifikaatit, SSL-protokollat ja SSH-viestintä. Nämä sovellukset osoittavat julkisen avaimen salauksen monipuolisuuden ja merkityksen nykyaikaisissa kyberturvallisuuskäytännöissä.
Vaikka avainten jakelu on merkittävä haaste klassisessa kryptografiassa, julkisen avaimen salaus tarjoaa kattavamman ratkaisun, joka ulottuu tätä erityistä ongelmaa pidemmälle. Julkisen avaimen kryptografia mahdollistaa turvallisen viestinnän, digitaalisen allekirjoituksen, avainten vaihdon ja joukon muita kyberturvallisuussovelluksia, joten sillä on ratkaiseva rooli digitaalisen tiedon luottamuksellisuuden, eheyden ja aitouden varmistamisessa.
Muita viimeaikaisia kysymyksiä ja vastauksia liittyen EITC/IS/CCF: n klassisen salauksen perusteet:
- Toteuttaako GSM-järjestelmä stream-salauksensa lineaaristen palautesiirtorekisterien avulla?
- Voittiko Rijndael cipher NIST:n kilpailukutsun tulla AES-salausjärjestelmäksi?
- Mikä on julma voimahyökkäys?
- Voimmeko kertoa kuinka monta redusoitumatonta polynomia on olemassa GF(2^m) :lle?
- Voivatko kaksi eri tuloa x1, x2 tuottaa saman lähdön y Data Encryption Standardissa (DES)?
- Miksi FF:ssä GF(8) ei pelkistymätön polynomi itse kuulu samaan kenttään?
- Onko DES:n S-laatikoiden vaiheessa, koska pienennämme viestin fragmenttia 50 %:lla, onko olemassa takuuta, ettemme menetä tietoja ja viesti pysyy palautettavissa/purettavissa?
- Onko hyökkäyksellä yhtä LFSR:ää vastaan mahdollista kohdata 2m pituisen lähetyksen salatun ja salatun osan yhdistelmä, josta ei ole mahdollista rakentaa ratkaistavaa lineaarista yhtälöjärjestelmää?
- Jos hyökkääjät hyökkäävät yhtä LFSR:ää vastaan, jos hyökkääjät sieppaavat 2 m bittiä lähetyksen (viestin) keskeltä, voivatko he silti laskea LSFR:n konfiguraation (p:n arvot) ja voivatko he purkaa salauksen taaksepäin?
- Kuinka todella satunnaisia TRNG:t perustuvat satunnaisiin fyysisiin prosesseihin?
Katso lisää kysymyksiä ja vastauksia artikkelista EITC/IS/CCF Classical Cryptography Fundamentals