Симметричная и асимметричная криптография: основы и приложения в мире блокчейна

Современная криптография делится на две большие области: симметричную и асимметричную криптографию. Эти системы составляют основу современной цифровой безопасности и являются фундаментальными для понимания того, как работают технологии блокчейн и криптовалюты.

Классификация криптографических систем

Системы криптографии можно классифицировать следующим образом:

• Симметричная криптография
  • Симметричные шифровые системы
• Асимметричная криптография (или криптография с открытым ключом)
  • Ассиметричные системы шифрования
  • Цифровая подпись (, которая может включать или не включать шифрование )

Основные различия между симметричным и асимметричным шифрованием

Основное различие между этими двумя типами алгоритмов простое, но глубокое: симметричные алгоритмы используют единственный ключ для шифрования и расшифрования, в то время как асимметричные алгоритмы используют два различных, но математически связанных ключа. Эта разница полностью определяет их работу и практическое применение.

Работа Криптографических Ключей

В криптографии алгоритмы генерируют ключи, состоящие из последовательностей бит, которые используются для шифрования и расшифровки информации. Обработка этих ключей различается в зависимости от типа криптографии:

• В симметричных системах: для шифрования и расшифрования используется один и тот же ключ.
• В асимметричных системах: используется открытый ключ для шифрования (, который можно поделиться) и закрытый ключ для расшифровки (, который должен оставаться в секрете).

Чтобы проиллюстрировать это на примере: если Алиса отправляет Бобу зашифрованное сообщение, используя симметричный алгоритм, ей необходимо поделиться с ним ключом шифрования, чтобы он мог его расшифровать. Это создает проблему безопасности, так как любой перехватчик, получивший ключ, сможет получить доступ к сообщению.

Вместо этого, если Алиса использует асимметричный алгоритм, она будет использовать открытый ключ Боба для шифрования сообщения, и только Боб сможет его расшифровать с помощью своего закрытого ключа. Это обеспечивает более высокий уровень безопасности при передаче информации.

Длина ключей и уровень безопасности

Еще одно важное отличие касается длины ключей:

• Симметричные ключи: Обычно имеют 128 или 256 бит, выбираются случайным образом.
• Асимметричные ключи: требуют значительно большего размера, обычно 2048 бит или больше, чтобы обеспечить эквивалентный уровень безопасности.

Это значительное различие обусловлено тем, что асимметричные ключи поддерживают математическую связь между собой, которую могут потенциально использовать злоумышленники. Симметричный ключ длиной 128 бит обеспечивает примерно такой же уровень безопасности, как асимметричный ключ длиной 2048 бит.

Сравнительные преимущества и недостатки

Каждый тип криптографии имеет свои преимущества и ограничения:

Симметричная криптография:

• ✅ Большая скорость обработки
• ✅ Меньшее потребление вычислительных ресурсов
• ❌ Проблемы с безопасным распределением ключей

Асимметричная криптография:

• ✅ Решает проблему распределения ключей
• ✅ Позволяет цифровые подписи и проверку личности
• ❌ Большая медлительность обработки
• ❌ Большое потребление вычислительных ресурсов

Практические Приложения

( Симметричная криптография в использовании

Симметричное шифрование широко используется в современных компьютерных системах благодаря своей эффективности. Ярким примером является Стандарт продвинутого шифрования )AES###, используемый правительством США для классификации информации безопасности, который заменил предыдущий Стандарт шифрования данных (DES), разработанный в 1970-х годах.

( Ассиметричная криптография в действии

Асимметричные системы часто используются в средах, где множество пользователей нуждаются в одновременном шифровании и расшифровке сообщений. Обычным примером является зашифрованная электронная почта, где открытый ключ шифрует сообщение, а только получатель с его закрытым ключом может его расшифровать.

) Гибридные Системы

На практике многие приложения комбинируют оба типа криптографии, чтобы использовать их соответствующие преимущества. Протоколы безопасности SSL ### теперь считаются небезопасными ### и TLS ( широко используются современными веб-браузерами ) являются яркими примерами гибридных систем, которые используют асимметричную криптографию для обмена ключами и симметричную для передачи данных.

Криптография в мире криптовалют

Криптографическая технология является основополагающей в криптовалютах, обеспечивая высокий уровень безопасности. Когда пользователь устанавливает пароль для своего цифрового кошелька, криптографический алгоритм шифрует необходимые файлы для доступа к программному обеспечению.

Тем не менее, существует распространенное недоразумение: хотя Биткойн и другие криптовалюты используют публичные и приватные ключи, не все блокчейн-системы применяют асимметричные алгоритмы шифрования в строгом смысле.

Важно различать асимметричное шифрование и цифровые подписи, которые являются двумя основными случаями использования криптографии с открытым ключом. Не все системы цифровой подписи используют шифрование, хотя они используют открытые и закрытые ключи. На самом деле, можно цифровым образом подписать сообщение, не шифруя его.

Алгоритм RSA является примером системы, которая позволяет подписывать зашифрованные сообщения, но алгоритм цифровой подписи, используемый в Bitcoin (ECDSA - Алгоритм цифровой подписи на основе эллиптических кривых), не использует шифрование вообще, а сосредоточен исключительно на аутентификации и проверке транзакций.

Важность криптографии в цифровую эпоху

В современном цифровом мире как симметричная, так и асимметричная криптография играют ключевую роль в защите конфиденциальной информации и сетевых коммуникаций. Хотя каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны, разумное сочетание обеих предоставляет надежные решения для различных потребностей безопасности.

По мере того как технологии развиваются, криптографические системы продолжают совершенствоваться, чтобы противостоять все более сложным угрозам, оставаясь основными опорами компьютерной безопасности и целостности данных в блокчейне и за его пределами.