Шифрування, наріжний камінь безпечного онлайн-зв’язку, – це процес перетворення даних у нечитабельний формат для запобігання несанкціонованому доступу. Зашифровані дані, відомі як зашифрований текст, можна розшифрувати назад у вихідну форму лише за допомогою відповідного ключа дешифрування. Він відіграє вирішальну роль у захисті конфіденційних даних від сторонніх очей і широко використовується, від захисту онлайн-транзакцій до збереження конфіденційності електронних листів і повідомлень.
Генезис шифрування та перші згадки про нього
Коріння шифрування сягають стародавніх часів Риму та Греції. Поняття спочатку використовувалося для військового зв'язку. Одним із найперших прикладів шифрування є шифр Цезаря, названий на честь Юлія Цезаря, який використовував його для шифрування своїх військових команд. Шифр просто зрушив літери алфавіту на певну величину, щоб створити зашифроване повідомлення, незрозуміле для тих, хто не знає про зсув.
Швидко вперед до сучасної ери, настання цифрової ери відбулося революційним зрушенням у методах шифрування. У 1970-х роках з’явилися алгоритми із симетричним ключем, такі як DES (стандарт шифрування даних), які використовували той самий ключ як для шифрування, так і для дешифрування. Пізніше, наприкінці 1970-х років, RSA (Rivest-Shamir-Adleman) представила асиметричне шифрування, що поклало початок новому розділу в цифровій безпеці.
Розробка шифрування
Шифрування перетворює звичайні дані, які можна читати, у зашифрований, нечитабельний текст, щоб запобігти несанкціонованому доступу. Процес перетворення використовує алгоритм, відомий як шифр, і ключ.
Існує два основних типи шифрування: симетричне та асиметричне. У симетричному шифруванні один і той же ключ використовується як для шифрування, так і для дешифрування. DES і AES (Advanced Encryption Standard) є прикладами симетричного шифрування. В асиметричному шифруванні, також відомому як шифрування з відкритим ключем, використовуються два різні ключі — один для шифрування, а інший — для дешифрування. RSA та ECC (криптографія еліптичної кривої) є прикладами асиметричного шифрування.
Коли дані зашифровані, вони стають нерозбірливими та захищеними від несанкціонованого доступу. Лише ті, хто має відповідний ключ, можуть розшифрувати та зрозуміти дані. Це основа багатьох безпечних систем, таких як HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) для безпечного веб-перегляду та SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security) для безпечного Інтернет-зв’язку.
Внутрішня робота шифрування
Процес шифрування починається з відкритого тексту (читаних даних), який проходить через алгоритм шифрування разом із ключем шифрування. Алгоритм шифрування шифрує відкритий текст на основі ключа шифрування для отримання зашифрованого тексту. Лише правильний ключ дешифрування може повернути процес назад і повернути зашифрований текст у вихідну форму відкритого тексту.
Під час симетричного шифрування той самий ключ використовується як для шифрування, так і для дешифрування. Цей ключ має безпечно надаватися між відправником і одержувачем.
Навпаки, асиметричне шифрування включає пару ключів: відкритий ключ для шифрування та закритий ключ для дешифрування. Відкритий ключ розповсюджується відкрито, а закритий ключ зберігається в секреті його власником. Будь-хто може використовувати відкритий ключ для шифрування повідомлення, але лише власник закритого ключа може його розшифрувати.
Ключові особливості шифрування
-
Конфіденційність: шифрування захищає дані, роблячи їх неможливими для читання неавторизованими особами. Лише ті, хто має правильний ключ, можуть розшифрувати вихідні дані та отримати доступ до них.
-
Цілісність: за допомогою шифрування можна виявити, чи дані були підроблені під час передачі.
-
Аутентифікація: шифрування відкритим ключем допомагає перевірити особу відправника, оскільки відправник шифрує дані своїм унікальним закритим ключем.
-
Не відмова: Асиметричне шифрування також забезпечує неспростування, оскільки повідомлення, зашифроване закритим ключем, можна розшифрувати лише за допомогою відповідного відкритого ключа, що забезпечує підтвердження особи відправника.
Типи шифрування
Ось два основних типи шифрування:
-
Симетричне шифрування: це тип шифрування, коли той самий ключ використовується як для шифрування, так і для дешифрування.
Приклади симетричного шифрування:
Алгоритм Розмір ключа Розмір блоку Примітки DES 56 біт 64 біти Зараз вважається небезпечним для більшості програм 3DES 168 біт 64 біти Більш безпечний, ніж DES, але повільніший AES 128/192/256 біт 128 біт В даний час найбільш широко використовуваний симетричний алгоритм -
Асиметричне шифрування: також відомий як шифрування з відкритим ключем, цей тип використовує два ключі: один відкритий (для шифрування) і один закритий (для розшифровки).
Приклади асиметричного шифрування:
Алгоритм Розмір ключа Примітки RSA 1024/2048/4096 біт Найбільш часто використовуваний алгоритм відкритого ключа ECC 160-521 біт Забезпечує таку ж безпеку, як і RSA, але зі значно меншим розміром ключа
Використання, проблеми та рішення в шифруванні
Шифрування є повсюдним у нашому цифровому житті, захищаючи дані під час передавання та зберігання. Він захищає нашу конфіденційну інформацію в Інтернеті, захищає повідомлення електронною поштою, захищає фінансові операції та багато іншого.
Однак шифрування не без проблем. Керування ключами є складним завданням, оскільки в разі втрати ключа зашифровані дані неможливо відновити. Крім того, надійне шифрування може потребувати ресурсів і сповільнювати продуктивність системи.
Ці проблеми вирішуються шляхом дотримання передових методів, як-от регулярне резервне копіювання ключів, використання апаратного прискорення для завдань шифрування та впровадження надійної політики шифрування.
Порівняння та характеристика
Шифрування чи кодування чи хешування:
| Шифрування | Кодування | Хешування | |
|---|---|---|---|
| призначення | Конфіденційність і безпека | Представлення даних | Перевірка даних |
| ключ | вимагається | Не вимагається | Не вимагається |
| Зворотність | Так, з правильним ключем | Так, за правильним алгоритмом | Ні, односторонній процес |
Майбутні перспективи та технології шифрування
Майбутнє шифрування — за квантовими обчисленнями та постквантовою криптографією. Квантові обчислення становлять загрозу для поточних алгоритмів шифрування, оскільки квантові комп’ютери теоретично можуть зламати ці алгоритми швидше, ніж звичайні комп’ютери.
Щоб протистояти цьому, розробляється постквантова криптографія, яка складається з алгоритмів шифрування, здатних протистояти атакам як класичних, так і квантових комп’ютерів.
Шифрування та проксі-сервери
Проксі-сервери, як і ті, що надаються OneProxy, діють як посередники між користувачем та Інтернетом. Хоча основною роллю проксі-сервера є не шифрування, він часто включає шифрування для забезпечення безпечних з’єднань.
Наприклад, SSL-проксі використовують шифрування SSL для захисту передачі даних між користувачем і проксі-сервером. Крім того, проксі-сервери можна використовувати в поєднанні з VPN (віртуальними приватними мережами) як для шифрування даних, так і для маскування IP-адреси користувача, пропонуючи підвищену конфіденційність і безпеку.
