Киберкрепость: всестороннее руководство по компьютерной безопасности - Пётр Юрьевич Левашов

— растущее использование облачных вычислений и интернета вещей. Поскольку все больше данных и устройств подключаются к интернету, возрастает потребность в шифровании для защиты данных и коммуникаций в этих средах. Симметричное шифрование, вероятно, останется важным инструментом защиты этих данных.

Наконец, по мере того как утечки данных и кибернетические атаки становятся все более сложными и частыми, будет расти потребность в более безопасных и эффективных методах симметричного шифрования. Это, вероятно, приведет к разработке новых алгоритмов симметричного шифрования и систем управления ключами. В целом симметричное шифрование будет оставаться важным компонентом безопасности данных и в будущем.

Асимметричное шифрование и инфраструктура открытых ключей

Введение в тему

Асимметричное шифрование, также известное как криптография с открытым ключом, — это метод шифрования данных с помощью пары ключей, открытого и закрытого. Открытым ключом можно поделиться с кем угодно, в то время как закрытый ключ должен храниться в безопасности.

Инфраструктура открытых ключей (PKI) — это система, управляющая созданием, распространением и отзывом цифровых сертификатов, которые содержат открытый ключ и идентификационную информацию. PKI используется для защиты электронных коммуникаций (электронная почта и обмен мгновенными сообщениями) и онлайн-транзакций (покупки и банковские операции в интернете).

При асимметричном шифровании данные шифруются с помощью открытого ключа, а расшифровать их можно только с помощью соответствующего закрытого ключа. Это позволяет обеспечить безопасную связь между сторонами, поскольку закрытый ключ известен только его владельцу и не передается другим. PKI применяется для проверки подлинности открытого ключа, гарантируя, что он принадлежит предполагаемой стороне и не был подделан.

Одно из ключевых преимуществ асимметричного шифрования — то, что оно обеспечивает безопасную связь без необходимости предварительной пересылки секретного ключа, как в симметричном шифровании. Кроме того, оно позволяет использовать цифровые подписи, что обеспечивает аутентификацию, целостность и неподдельность сообщения. Это означает, что получатель может быть уверен в том, что сообщение действительно отправлено заявленным отправителем и что оно не было изменено в процессе передачи.

Хотя асимметричное шифрование и PKI обычно считаются более безопасными, чем симметричное шифрование, у них есть некоторые ограничения. Они требуют больших вычислительных затрат и могут не подойти для больших объемов данных или высокоскоростных коммуникаций. Кроме того, использование цифровых сертификатов может оказаться сложным и отнимать много времени.

Генерация ключей в асимметричном шифровании и управление ими

Асимметричное шифрование, также известное как шифрование с открытым ключом, — это метод шифрования и расшифровки данных с помощью пары ключей, открытого и закрытого. Открытый ключ может свободно передаваться другим лицам и применяется для шифрования данных, а закрытый ключ хранится в секрете и используется для расшифровки данных.

Для того чтобы асимметричное шифрование было эффективным, процесс генерации ключей и управления ими должен быть безопасным. Это подразумевает создание пары ключей, математически связанных, но не идентичных. Ключи следует хранить в безопасности и защищать от несанкционированного доступа или применения.

Один из способов генерации ключей и управления ими — инфраструктура открытых ключей. PKI — это система цифровых сертификатов, центров сертификации и других регистрационных органов, которые проверяют и удостоверяют личность пользователей и устройств. Эта система позволяет безопасно генерировать и распределять ключи, применяемые в асимметричном шифровании, и управлять ими.

Генерировать ключи можно с помощью таких алгоритмов, как RSA, DSA или ECC. Они используют математические задачи, которые легко решить в одну сторону, но трудно — в обратную, что делает их подходящими для генерации ключей. Безопасность ключей, генерируемых этими алгоритмами, зависит от сложности решения математической задачи, на которой они основаны.

Управление ключами подразумевает в себя также отзыв и замену скомпрометированных ключей, а также надежное хранение и резервное копирование ключей. Это помогает обеспечить постоянную безопасность и эффективность шифрования.

Цифровые подписи и аутентификация с асимметричным шифрованием

Цифровые подписи и аутентификация являются важными аспектами асимметричного шифрования и инфраструктуры открытых ключей. Цифровая подпись — это форма электронной подписи, которая использует уникальный алгоритм для обеспечения подлинности и целостности сообщения или документа. Она позволяет получателю проверить личность отправителя и убедиться, что сообщение или документ не были подделаны.

Аутентификация — это процесс проверки личности пользователя или системы. При асимметричном шифровании аутентификация обычно включает задействование цифрового сертификата, который представляет собой цифровой документ, содержащий открытый ключ и другую идентифицирующую информацию. Сертификат выдается доверенной третьей стороной, известной как центр сертификации, и применяется для проверки личности пользователя или системы.

Когда пользователь или система пытается получить доступ к ресурсу, тот сравнивает представленный ими цифровой сертификат с информацией, хранящейся в его базе данных действующих сертификатов. Если сертификат действителен и пользователь или система авторизованы для доступа к ресурсу, они получают доступ. Если сертификат недействителен или пользователь либо система не авторизованы, ресурс отказывает в доступе.

Помимо обеспечения аутентификации, цифровые подписи и сертификаты могут применяться также для обеспечения невозможности отрицания, то есть способности доказать, что пользователь или система выполнили определенное действие. Это может быть важно в ситуациях, когда пользователя или систему обвиняют в совершении злонамеренного действия, или в юридических спорах.

Инфраструктура открытых ключей и управление сертификатами Инфраструктура открытых ключей (PKI) и управление сертификатами — критически важный аспект асимметричного шифрования. PKI — это набор оборудования, программного обеспечения, людей, политик и процедур, необходимых для создания, распространения, использования, хранения и отзыва цифровых сертификатов и пар открытых и закрытых ключей и управления ими. Эти цифровые сертификаты применяются для проверки личности людей и устройств, а также защиты коммуникаций и транзакций.

Управление сертификатами включает в себя создание, распространение, отзыв и обновление цифровых сертификатов. Этот процесс имеет решающее значение для поддержания целостности и безопасности системы PKI. Он включает в себя такие задачи, как выпуск, отзыв и обновление сертификатов, а также ведение списка отзыва сертификатов (certificate revocation list, CRL) и онлайн-респондера протокола состояния сертификатов (online certificate status protocol, OCSP). Важный аспект управления сертификатами — возможность отзыва сертификатов, которые были скомпрометированы или больше не нужны. Обычно это делается путем ведения CRL, который представляет собой список отозванных сертификатов. Кроме того, для проверки статуса конкретного сертификата в режиме реального времени