Что такое асимметричное шифрование

1️⃣ Как кратко ответить

Асимметричное шифрование — это метод шифрования, использующий пару ключей: открытый ключ для шифрования и закрытый ключ для расшифровки. Открытый ключ доступен всем, а закрытый хранится в секрете. Это обеспечивает безопасную передачу данных и аутентификацию.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Асимметричное шифрование, также известное как криптография с открытым ключом, является основой для многих современных систем безопасности. В отличие от симметричного шифрования, где используется один и тот же ключ для шифрования и расшифровки, асимметричное шифрование использует два различных, но математически связанных ключа: открытый и закрытый.

Зачем это нужно:

1. Безопасная передача данных: Позволяет безопасно передавать данные через незащищенные каналы связи. Даже если злоумышленник перехватит зашифрованное сообщение, без закрытого ключа он не сможет его расшифровать.

2. Аутентификация: Обеспечивает проверку подлинности отправителя. Если сообщение зашифровано закрытым ключом отправителя, его можно расшифровать только открытым ключом, что подтверждает, что сообщение действительно отправлено владельцем закрытого ключа.

3. Цифровая подпись: Позволяет подписывать документы, подтверждая их подлинность и целостность.

Как это работает:

1. Генерация ключей: Пользователь генерирует пару ключей — открытый и закрытый. Открытый ключ может быть свободно распространен, в то время как закрытый ключ должен оставаться в секрете.

2. Шифрование: Отправитель использует открытый ключ получателя для шифрования сообщения. Это гарантирует, что только владелец соответствующего закрытого ключа сможет расшифровать сообщение.

3. Расшифровка: Получатель использует свой закрытый ключ для расшифровки сообщения. Поскольку только он владеет этим ключом, никто другой не сможет прочитать сообщение.

Пример использования:

Рассмотрим пример на Python с использованием библиотеки cryptography для демонстрации асимметричного шифрования:

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa
from cryptography.hazmat.primitives import serialization, hashes
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
​
# Генерация пары ключей
private_key = rsa.generate_private_key(
    public_exponent=65537,
    key_size=2048
)
​
# Извлечение открытого ключа из закрытого
public_key = private_key.public_key()
​
# Сообщение для шифрования
message = b"Secure message"
​
# Шифрование сообщения с использованием открытого ключа
ciphertext = public_key.encrypt(
    message,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)
​
# Расшифровка сообщения с использованием закрытого ключа
plaintext = private_key.decrypt(
    ciphertext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)
​
# Вывод расшифрованного сообщения
print(plaintext.decode())

• Генерация пары ключей: Используется функция generate_private_key для создания закрытого ключа. Параметры public_exponent и key_size определяют свойства ключа.
• Извлечение открытого ключа: Метод public_key() извлекает открытый ключ из закрытого.
• Шифрование: Метод encrypt открытого ключа шифрует сообщение с использованием схемы OAEP (Optimal Asymmetric Encryption Padding) для повышения безопасности.
• Расшифровка: Метод decrypt закрытого ключа расшифровывает сообщение, используя ту же схему OAEP.
• Вывод: Расшифрованное сообщение выводится на экран, демонстрируя успешное шифрование и расшифровку.

Асимметричное шифрование широко используется в SSL/TLS для защиты интернет-соединений, в PGP для шифрования электронной почты и в других системах, требующих надежной защиты данных.