Что такое криптография: простыми словами про соль, ключи и криптошифрование

Что такое криптография

Криптография: что это простыми словами

В общем понимании криптография – наука о безопасной передаче данных, а в узком – способ защиты сведений посредством шифрования. При применении методики сообщение преобразуется в шифр или шифротекст перед отправкой, а при получении – переформатируется обратно в исходный вид. Для защиты в криптографии используются специальные алгоритмы. Они протестированы, позволяют находить и устранять уязвимости в местах со свободным доступом. 

Чтобы понять, что такое криптография, нужно знать принципы, по которым функционирует каждая подобная система: 

1. Конфиденциальность – посторонний не может получить доступ к зашифрованной информации.

2. Целостность передаваемых данных – они не изменяются и не перемещаются по другим каналам.

3. Обязательная идентификация и аутентификация перед обменом сведениями.

4. Невозможность отказа от создания и отправки сообщений – принцип позволяет контролировать все операции и гарантировать цифровую легитимность.

Что значит криптография для всех нас понять несложно. Это важный инструмент виртуальной безопасности. Он обеспечивает максимальный уровень защиты. Позволяет сохранять конфиденциальность, и пресекает перехват сведений злоумышленниками.

Что такое “ключ” и “соль” в криптографии

Чтобы лучше узнать, что такое криптография, нужно разобраться с основными терминами:

1. Шифр – один или множество способов преобразования сообщения для защиты.

2. Ключ – источник шифрования и расшифровки сообщений.

3. Соль – случайная последовательность символов, которая добавляется к паролю перед хешированием.

4. Символ – любой знак, используемый для кодирования материала.

5. Алфавит – множество символов, которые используются в криптографии.

Также нужно знать, что в криптографии называют открытым текстом. Это исходные сообщения, которые следует преобразовать для ограничения доступа.

Основные принципы криптографии

Криптография защищает информацию путём преобразования данных в форму, недоступную для чтения без специального ключа. Она находят применение в самых разных сферах, от финансовых транзакций до индивидуальной безопасности.

Процесс шифрования подразумевает преобразование обычного текста, известного как плаинтекст, в зашифрованный текст, называемый шифротекстом, с использованием определённого алгоритма и ключа. Дешифрование, в свою очередь, представляет собой обратный процесс, когда шифротекст восстанавливается в плаинтекст. Вместе с тем, существуют два основных подхода к шифрованию: симметричное и асимметричное. Симметричное шифрование использует один и тот же ключ как для шифрования, так и для дешифрования, что обеспечивает скорость, но требует безопасной передачи ключа. В отличие от него, асимметричное шифрование работает с парой ключей — публичным и приватным, где публичный ключ предназначен для шифрования, а приватный для дешифрования. Этот подход имеет свои преимущества в контексте обмена ключами, хотя и отличается меньшей скоростью.

Также важным аспектом криптографии является хэширование, которое преобразует входные данные в строку фиксированного размера. Этот процесс является необратимым, что означает, что восстановить исходные данные только по хэш-значению невозможно. Хэширование позволяет проверять целостность данных и служит инструментом для аутентификации. Примером широко используемых хэш-функций являются SHA-256 и MD5.

Цифровая подпись — это ещё одна ключевая концепция, обеспечивающая проверку целостности данных и подтверждение подлинности отправителя. Она широко применяется в электронных документах и транзакциях, где создание хэша данных и его шифрование с использованием приватного ключа являются основными шагами.

Криптография также незаменима в процессах аутентификации и авторизации. Аутентификация подтверждает личность пользователя или устройства, а авторизация определяет, какие ресурсы могут быть доступны после успешной аутентификации. Для этих целей часто используются токены и сертификаты.

Протоколы безопасности, такие как SSL и TLS, обеспечивают защищённую передачу данных в Интернете, шифруя соединения между клиентом и сервером. Ключевым аспектом в криптографии является и безопасность ключей: хранение, передача и управление криптографическими ключами имеют решающее значение. Утечка или несанкционированный доступ к ключу может привести к серьёзной компрометации системы, поэтому необходимо использовать безопасные методы хранения, такие как аппаратные модули безопасности.

Применение принципов криптографии защищает данные в современном цифровом мире. Понимание основ криптографии позволяет пользователям и организациям защитить свою информацию, минимизировать риски утечки данных и эффективно противостоять постоянно меняющимся киберугрозам.

История криптографии

История криптографии началась в военной среде. Но с развитием цифровых технологий и появлением открытых сетей, интерес к ней возрос. Стало понятно, что передавать данные обычным способом небезопасно. Она легко перехватывается или фальсифицируется, поэтому нуждается в защите.

Первый алгоритм «Люцифер» разработала компания IBM. Он стал прародителем исходного стандарта шифрования DES, который был принят в 1977 году и использовал 56-битные ключи, обеспечивая около 72 quadrillion возможных комбинаций. Однако, уже к 1998 году, с развитием вычислительных мощностей, данный стандарт стал уязвимым, и его успешно разрушили за рекордные 22 часа с помощью специализированных атак. 

Вскоре технологии вышли на новый уровень, и в 2001 году появился алгоритм AES, который стал новым стандартом шифрования благодаря своей устойчивости к атакам и способности работать с ключами длиной 128, 192 и 256 бит, обеспечивая более 340 undecillion комбинаций. Поэтому в современном виртуальном пространстве многим известно, что такое криптография, и она имеет широкую сферу применения. 

Криптография используется не только в военных целях, но и в банковской сфере, электронной коммерции, а также для защиты личных данных пользователей в Интернете. Например, в 2020 году объем рынка криптографических услуг оценивался в более чем 5 миллиардов долларов и ожидается, что к 2025 году он вырастет до 13 миллиардов долларов. Растущее внимание к вопросам безопасности и конфиденциальности данных лишь подчеркивает важность криптографии в нашем современном мире.

Для чего используется криптография

Криптография начала широко использоваться в разных сферах с течением времени. Выделим несколько направлений, входящих в основу криптографии.

Аутентификация 

Разберем, что делает криптография в аутентификации, т.е. при подтверждении достоверности данных. Для получения доступа к аккаунту на сайте или другому ресурсу система идентифицирует личность по паролю или биометрическим данным. Для подтверждения подлинности документов задействуются цифровые подписи. При получении закодированных сообщений они связывают их с авторами или собственниками. 

Безопасное соединение между сервером и браузером 

Здесь криптография реализуется через протоколы SSL/TLS, обеспечивая защиту в сети. При переходе по ссылке человек попадает на ресурс, который ожидает. Доступ к сомнительным порталам, как правило, блокируется.

Что такое криптография в сфере защиты жестких дисков

Шифрование накопителей предполагает применение криптографических методов для сохранности их содержимого. Криптография предотвращает несанкционированный доступ, поэтому данные на диске содержатся в зашифрованном формате. Для просмотра и внесения изменений нужно ввести ключ или пароль. Такой метод криптографии формирует защиту при прямом доступе или попытке взлома устройства. 

Сквозные шифры end-to-end encryption

Применение криптографии основано на внедрении ключей. Они известны только двум пользователям, которые обмениваются между собой данными. Технология обеспечивает высокий уровень конфиденциальности. Даже оператор сервиса не имеет доступа к информации, поскольку она надежно зашифрована. Эта методика криптографии широко используется в мессенджерах, как надежный инструмент поддержки приватного общения. 

Электронные деньги

Многим известно, что такое криптография в сфере финансовых транзакций. Здесь она нужна для защиты номеров счетов и денежных переводов. При применении методов криптографии сведения об операциях становятся недоступными для третьих лиц и преступников. Сохраняется высокий уровень безопасности. Используются следующие инструменты: цифровые подписи, PIN и одноразовые коды для проведения платежей через банковские карты. Они подтверждают, что человек действительно осуществляет оплату. Позволяют блокировать несанкционированные операции и другие мошеннические действия.

Криптовалюта

Блокчейн основан на сложных математических расчетах и шифрах, которые обеспечивают технологии уникальные свойства. С ее помощью создается новый вид платежного инструмента, который не подчиняется ни одной стране. Управление и распределение криптовалютой не контролируется правительствами и другими официальными структурами. Такие платежные инструменты оперируют методиками криптографии, которые никому не удалось взломать. 

Криптовалюта обеспечивают безопасность операций за счет асимметричного шифрования с открытыми и частными ключами. Что такое ключ в криптографии, мы уже рассказали. Криптовалюты стали востребованы за счет надежности. Не требуется доверие между участниками финансовой сделки. Если в обычных системах нужен посредник, здесь совершаются прямые операции без риска стать жертвой мошенничества.

Как криптография используется в кибербезопасности

Перечислим некоторые примеры внедрения криптографии:

1. VPN или протоколы SSL для работы в Интернете.

2. Ограничение доступа к сайтам – входить на ресурс и проводить операции могут только те, кто наделен специальными правами.

3. Защита данных, передаваемых через виртуальные сети.

4. Пресечение кибератак.

5. Соблюдение общих правил защиты материалов, закрепленных на законодательном уровне.

6. Создание и проверка паролей и других учетных элементов.

7. Идентификация лиц при входе в учетные записи.

Виды криптографии

Сегодня действует множество защитных систем с высокой криптографической стойкостью к расшифровке. Все они делятся на два основных типа. 

Симметричное шифрование криптографии

Шифровка и расшифровка осуществляются с помощью одного ключа. Что в криптографии называют ключом, сказано выше. Алгоритмы этого вида должны удалять из объекта все статистические связи и пресекать линейность. Делятся они на два типа:

1. Блочные – сведения делятся на блоки, которые преобразуются друг за другом при внедрении ключа. 

2. Поточные – предполагают создание выходных гамм или последовательностей. Шифрование выполняется посредством наложения гаммы на сообщение в процессе ее формирования. 

Симметричные алгоритмы применяются при выполнении финансовых транзакций, но они считаются уязвимыми. Возможен перехват ключа и получение доступа к закрытым данным.

Асимметричные алгоритмы криптографии

Задействуют два ключа. Первый используется отправителем для шифрования, второй – получателем для расшифровки сообщения. Такой вариант делает кражу одного из кодов бесполезным и обеспечивает более качественную защиту. Ассиметричные системы криптографии задействуются для создания цифровых подписей. 

Криптографические атаки

Криптография в информатике и других сферах – надежный инструмент, однако и он имеет слабые места, что приводит к утечке информации и другим проблемам. Одна из них – криптографическая атака. Цель подобных действий – подбор ключа к конфиденциальным данным. 

Самые популярные способы взлома:

• методом перебора – подбор кодов по специальному алгоритму;

• с известным шифровальным текстом – перехват закрытых сообщений и попытка их расшифровки с помощью открытых источников;

• с подбором шифротекста – сопоставление фрагмента шифра с соответствующим открытым текстом;

• с выбором открытого текста – сопоставление незакрытого фрагмента с зашифрованным;

• на основе открытых сообщений – сопоставление случайных частей открытой и скрытой информации;

• на алгоритм шифрования – анализ метода защиты для подбора подходящего ключа.

Существуют и другие виды атак. Они постоянно совершенствуются и представляют серьезную опасность. 

Как снизить риск атаки

Существует несколько способов защиты от криптографической атаки. Они могут применяться, как компаниями, так и частными лицами. Главное правильно научиться пользоваться ключами. Вот несколько подходящих советов:

• для каждой цели нужно использовать уникальный ключ;

• ключи криптографии можно дополнительно защитить шифрованием KEK;

• для управления ключами желательно использовать специальные модули безопасности;

• следует регулярно обновлять все защитные инструменты;

• необходимо шифровать все персональные сведения;

• нужно постоянно следить за правильностью развертывания системы криптографии. 

Заключение

Мы рассказали малую часть из того, что такое криптография. Большинству пользователей достаточно поверхностного понимания ее принципов и сферы применения. Этого достаточно, чтобы более ответственно использовать виртуальные сервисы. Повысить степень безопасности паролей, электронной почты, покупок в сети и т.д. Тем более, что службы криптографии есть даже в Windows.