Шифрование с симметричным ключом

Рассмотрим конкретный пример: пусть корреспонденты А и В пишут друг другу письмо (рис. 10.3). Каждый имеет свой секретный ключ (определенный секретный код), который можно использовать для шифрования данных перед отправкой в Сеть. Для того чтобы нагляднее изобразить схему шифрования, будем пользоваться пиктограммами (рис. 10.2), т.е. изображать ключ в виде обычного ключа, а зашифрованное сообщение - в виде документа, заклеенного в конверт. Тогда процесс шифрования и расшифровки можно представить в виде, показанном на рис. 10.3.

 

Рис. 10.3. Схема шифрования с секретным (симметричным) ключом

 

Пользователь А зашифровывает сообщение своим секретным ключом, отсылает сообщение по Сети, а получатель В (пользуясь таким же секретным ключом) расшифровывает сообщение. Если посмотреть на рисунок, нетрудно убедиться, что схема симметрична. Левый и правый пользователи применяют одинаковые (симметричные) ключи, поэтому данный вид шифрования получил название шифрования с симметричным ключом.

Метод шифрования с секретным ключом имеет определенные недостатки. Прежде всего, симметричное шифрование не позволяет решить проблему аутентификации. Например, А может написать письмо некоему третьему лицу С и заявить, что это сделал В.

Кроме того, симметричный ключ должен быть установлен на компьютер отправителя и получателя до обмена секретными сообщениями. Очевидно, что шифрование для безопасного общения в Интернете имеет смысл в том случае, когда корреспондентам не нужно встречаться лично. Проблема возникает при передаче секретного ключа. Действительно, если А передаст В секретный ключ в незашифрованном виде, его могут перехватить. Если ключ послать в зашифрованном виде, то В не сможет его получить. Для переписки с несколькими корреспондентами необходимо иметь по одному ключу на каждого корреспондента, что неудобно. Для того чтобы решить эти проблемы, была предложена схема асимметричного шифрования (шифрования с публичным ключом).

Асимметричное шифрование

Асимметричное шифрование, или шифрование с помощью публичного ключа, основано на использовании пары ключей: закрытого (частного) и открытого (публичного).

Послание можно зашифровать и частным, и публичным ключом, а расшифровать только вторым ключом из пары. То есть послание, зашифрованное частным ключом, можно расшифровать только публичным, и наоборот. Частный ключ известен только владельцу и его нельзя никому передавать, в то время как публичный ключ распространяется открыто и известен всем корреспондентам.

Пару ключей - частный и публичный - можно использовать как для решения задач аутентификации, так и для обеспечения секретности (конфиденциальности).

Согласно первой схеме (рис. 10.4), пользователь А заранее отсылает публичный ключ своим корреспондентам В и С, а затем отправляет им сообщение, зашифрованное его частным ключом.

Рис. 10.4. Сообщение мог послать только А (лишь он обладает частным ключом), т.е. проблема аутентификации решена. Но, например, B не уверен, что письмо не прочитал также С. Таким образом, конфиденциальность не обеспечена

 

Схема, обеспечивающая секретность (конфиденциальность), представлена на рис. 10.5.

 

Рис. 10.5. Сообщение может прочесть только А, так как лишь он обладает частным ключом, раскрывающим сообщение, то есть проблема конфиденциальности решена. Но А не может быть уверен, что сообщение не прислал С, выдающий себя за В. Таким образом, аутентификация не обеспечивается

 

Таким образом, для того чтобы обеспечить конфиденциальный обмен сообщениями в переписке двух лиц, необходимо иметь две пары ключей.

При шифровании с помощью ключевой пары (рис. 10.5) у А нет необходимости рассылать свой публичный ключ всем корреспондентам. Гораздо удобнее выложить этот ключ в Сети на некоем сервере с открытым доступом. Тогда каждый может скачать данный ключ и послать А секретное сообщение, которое, кроме него, никто не прочтет.