Princip šifrování

Rozdělení šifrovacích metod

Symetrické šifrovací metody

• Odesilatel i příjemce mají společný šifrovací klíč.
• Společným šifrovacím klíčem lze zprávu zašifrovat i dešifrovat.

Asymetrické šifrovací metody

• Účastník je identifikován dvojicí klíčů
  • soukromý klíč: zná pouze vlastník
  • veřejný klíč: smí znát kdokoli
• Postupným použitím soukromého i veřejného klíče dostaneme původní zprávu.
• Zpráva zašifrovaná veřejným klíčem lze dešifrovat pouze soukromým klíčem a naopak.

Šifrování symetrickou šifrovací metodou

• Odesilatel i příjemce mají společný šifrovací klíč, kterým lze správu zašifrovat i rozšifrovat.
• Při komunikaci na dálku vzniká problém s předáním šifrovacího klíče (pokud se odesilatel a příjemce nemohou sejít osobně předem)!
  • Klíč by měl být dostatečně dlouhý a náhodný.
  • Klíč by měl být použit pouze jednou!

Šifrování asymetrickou šifrovací metodou

• Každý účastník komunikace má pár veřejný + soukromý klíč.
• Odesilatel si nechává svůj soukromý klíč, ten nikomu nesděluje.
• Veřejný klíč může znát kdokoli, případné přečtení při předávání veřejnou sítí tedy není rizikem.

Běžné využití

• Asymetrické šifrovací metody jsou obvykle využívány pro bezpečné předání symetrického šifrovacího klíče nebo otisku zprávy.
• Šifrování většího objemu dat se obvykle následně provádí symetrickými šifrovacími metodami.

SSL

• Vrstva pro šifrovanou komunikaci (implementace části prezentační vrstvy).
• Předchůdce protokol TLS
• Typicky se používá pro šifrovaný přenos dat protokolu HTTP (https://...).
• Viz také: Secure Sockets Layer

Porovnání vlastností

Asymetrické šifrovací metody:

1. Dokáží zajistit nepopiratelnost odeslání zprávy.

   Autor zprávy nemůže popřít její odeslání.

2. Ulehčují problém s bezpečným předáním klíče potenciálně nebezpečnou sítí.

   Nevadí odposlechnutí klíče třetí osobou, je jen třeba zabránit podvržení falešného klíče.

3. Jedna kombinace veřejného a soukromého klíče stačí pro komunikaci s libovolným počtem partnerů.
4. Každý účastník zodpovídá za svůj soukromý klíč, není zde sdílená zodpovědnost za vyzrazení klíče.

Symetrické šifrovací metody:

1. Jsou výpočetně méně náročné.

Příklady šifrovacích algoritmů

Symetrické šifrovací algoritmy

DES

• Data Encryption Standard
• Délka klíče 56 bitů, dnes již nedostatečné vzhledem k výkonu dnešních počítačů!

AES

• Advanced Encryption Standard, nebo také Rijndael [rendál]
• Autoři: Joad Daemen, Vincent Rijmen
• V roce 2001 přijat americkým Národním institutem pro standardizaci a technologie (NIST) jako standard pro šifrování vládních dokumentů (odtud AES).
• Délka klíče: 128, 192, nebo 256 bitů (u původního algoritmu Rijndael lze libovolně prodloužit)
• Bloková šifra (CBC - Cipher Block Chaining)
  • další blok se XOR-uje předchozím a pak až šifruje
  • generujeme náhodný 0. blok, kterým jen XOR-ujeme první.

Serpent

• Autoři: Ross Anderson, Eli Biham a Lars Knudsen
• Náročnější na implementaci než Rijndael pro malé bloky (32 kol)
• Není patentována, je public domain.
• Druhá metoda ve finále volby AES spolu s vítěznou Rijndael.
• Zdroje: Wikipedia.org: Serpent (cipher)

Twofish

Asymetrické šifrovací algoritmy

RSA

• Autoři: Rivest, Shamir, Adleman
• Je základem protokolu SSL.
• Matematický princip: Malá Fermatova věta (násobení velkých prvočísel)

Zajímavost — historické šifry

• Césarova šifra (přelom letopočtu): Algoritmy.net → Caesarova šifra
  • Každé písmenko zprávy posunete o zadaný počet písmen v abecedě.
  • Klíčem je zde počet písmen, o které posunujeme.

• Vigenèrova šifra (1556): Algoritmy.net → Vigenèrova šifra
• Šifra Playfair (1854): Shaman.cz → Šifra Playfair
• Vernamova šifra (1917): Wikipedia.org → Vernamova šifra
  • Vlastně podobný princip jako Césarova šifra, ale každé písmeno zprávy posunu o jiný počet znaků.
  • Klíčem je informace, které písmeno posunout o kolik znaků.
  • Reálně bychom brali datový soubor se zprávou a ke každému byte zprávy přičítali odpovídající byte z náhodně vygenerovaného klíče.
  • Je neprolomitelná, pokud dodržíme pravidla: 1) klíč stejně dlouhý jako zpráva a 2) klíč je dokonale náhodný.
  • Důkaz neprolomitelnosti podal Shannon v roce 1949.
  • Problém je ale s předáním klíče.

• Enigma (1918)
  • Originální verze prolomena už ve 30. letech 20. století.
  • Prolomení pokročilejší verze šifry pomohlo vítězství ve 2. světové válce.
  • K prolomení byly používány výpočetní stroje (předchůdci počítačů), na jejich vývoji se podílel Alan Turing.

Úkol

Šifruji jako blesk!

Informatika

Looíl Rf, vnmg. Kmú gqbý.

Související stránky

• Rizika při práci s daty, Elektronický podpis, Šifrování prakticky, GPG, Certifikační autorita