Krüptograafia kasutusjuhtumid: turvalisest suhtlusest andmeturbeni – IBMi ajaveeb

Kui tegemist on andmekaitse, iidne kunst krüptograafia on muutunud tänapäeva digiajastu oluliseks nurgakiviks. Alates ülisalajastest valitsuse luureandmetest kuni igapäevaste isiklike sõnumiteni – krüptograafia võimaldab varjata meie kõige tundlikumat teavet soovimatute pealtvaatajate eest. Olenemata sellest, kas ostate veebis või salvestate väärtuslikke ärisaladusi kettale, võime tänada krüptograafiat igasuguse privaatsuse näivuse eest. 

Krüptograafia peamised põhimõtted loovad usalduse võrgus äri ajamisel. Need hõlmavad järgmist:

• Konfidentsiaalsus: Krüpteeritud teave pääseb juurde ainult isik, kellele see on mõeldud, ja mitte keegi teine. 
• Ausus: Krüpteeritud teavet ei saa salvestusel ega saatja ja kavandatud vastuvõtja vahel edastamisel muuta ilma muudatusi tuvastamata.
• Keeldumata jätmine: Krüpteeritud teabe looja/saatja ei saa keelata oma kavatsust teavet saata.
• Autentimine: Kinnitatakse saatja ja vastuvõtja identiteet, samuti teabe päritolu ja sihtkoht.
• Võtmehaldus: Andmete krüptimisel ja dekrüpteerimisel kasutatavad võtmed ning seotud toimingud, nagu võtme pikkus, levitamine, genereerimine, pööramine jne, hoitakse turvaliselt.

Enne kui sukelduda krüptograafia paljudesse kasutusjuhtudesse, vaatame üle krüptograafia põhitõed.

Krüptograafia põhitõdede mõistmine

Krüptoloogid on läbi ajaloo kasutanud erinevaid meetodeid privaatse teabe kodeerimiseks ja krüpteeritud sõnumite loomiseks. Kuigi kaasaegne krüptograafilised algoritmid on palju arenenumad, jäävad põhietapid väga sarnaseks. 

Põhiline krüptoloogia võtab algse, kodeerimata teabe (tuntud kui lihttekst) ja kodeerib selle salajase võtme või võtmete abil skrambleeritud koodiks (tuntud kui šifrtekst), mida saab kasutada ka šifri tekstiks tagasi dekodeerimiseks. 

Krüptograafilised algoritmid

Krüptoalgoritmid on matemaatilised valemid, mida kasutatakse andmete krüpteerimiseks ja dekrüpteerimiseks. Need algoritmid loovad salajased võtmed, et määrata, kuidas andmed algsest lihttekstist šifreeritud tekstiks teisendatakse ja vastupidi. Mõned tuntud krüptoalgoritmid hõlmavad RSA (Rivest-Shamir-Adleman), AES (täiustatud krüpteerimisstandard) ja ECC (elliptilise kõvera krüptograafia). 

Põhitasemel loob enamik krüptoalgoritme võtmeid suurte algarvude korrutamisega. Kuigi tänapäevaste arvutite jaoks on korrutamine lihtne, nõuab suurte arvude tagasi arvutamine kaheks suureks algarvuks nii palju arvutusvõimsust, et see on praktiliselt võimatu. Väiksemaid võtmeid kasutavaid krüptosüsteeme saab üsna lihtsalt pöördprojekteerida, kuid isegi kõige kiirematel superarvutitel kuluks sadu kuni sadu tuhandeid aastaid, et jõuliselt rünnata tänapäeva tugevamaid krüptoalgoritme. Elliptilise kõvera krüptograafia lisab täiendava turvalisuse taseme, kasutades juhuslikke numbreid, et luua palju tugevamaid võtmeid, mida isegi järgmise põlvkonna kvantarvutid ei suuda murda. 

Võtmete haldamine

Võtmete haldamine on krüptograafia lahutamatu osa; iga krüptosüsteem kasutab võtmeid nii andmete krüptimiseks kui ka dekrüpteerimiseks. Võtmehaldus hõlmab krüpteerimisvõtmete turvalist genereerimist, salvestamist ja levitamist kasutajate vahel. Õige võtmehaldus on krüptitud andmete turvalisuse säilitamiseks ülioluline, kuna nõrgad või varastatud võtmed võivad tekitada igas krüptosüsteemis kriitilisi turvaauke. Võtmete suurused, juhuslikkus ja salvestus on kõik võtmehalduse olulised funktsioonid. 

Sümmeetriline krüptimine

Tuntud ka kui privaatvõtme krüptograafia või salajase võtmega krüptograafia, sümmeetrilised krüptosüsteemid kasutage nii krüptimiseks kui ka dekrüpteerimiseks ainult ühte võtit. Seda tüüpi süsteemide toimimiseks peab igal kasutajal juba olema juurdepääs samale privaatvõtmele. Privaatvõtmeid võib jagada kas eelnevalt loodud usaldusväärse sidekanali (nagu privaatkuller või turvaline liin) või praktilisemalt turvalise võtmevahetusmeetodi (nt Diffie-Hellmani võtmekokkulepe). 

Vaatamata haavatavustele, mis on loodud ainult ühe võtme kasutamisega, on seda tüüpi krüptimine kiirem ja tõhusam kui alternatiivsed meetodid. Populaarsed sümmeetrilised krüpteerimisalgoritmid hõlmavad DES (andmete krüptimise standard), 3DES (kolmekordne DES) ja AES.

Asümmeetriline krüptimine

Asümmeetriline enkrüpteerimine, tuntud ka kui avaliku võtmega krüptimine, kasutab võtmepaari – avalikku võtit ja privaatvõtit. Avalikku võtit kasutatakse krüpteerimiseks, privaatvõtit dekrüpteerimiseks ja igal kasutajal on oma võtmepaar. Avaliku võtmega krüptograafias kasutatavad kaks krüpteerimisvõtit lisavad täiendava turvakihi, kuid see lisakaitse on tõhususe vähenemise hinnaga. RSA, ECC ja Secure Shell Protocol (SSH) on tavalised asümmeetrilised krüptograafiaalgoritmid.

Krüptograafia kasutamise juhtumid

Turvaline suhtlus 

Üks krüptograafia levinumaid kasutusjuhtumeid on turvalise suhtluse pakkumine Interneti kaudu. Transport Layer Security (TLS) ja selle eelkäija Secure Sockets Layer (SSL) kasutavad veebibrauserite ja serverite vahel kaitstud ühenduste loomiseks krüptoprotokolle. See turvaline kanal tagab, et kasutaja brauseri ja veebisaidi vahel jagatud andmed jäävad privaatseks ja pahatahtlikud osalejad ei saa neid pealt kuulata. 

Krüptograafiat kasutatakse ka tavaliste sõnumsiderakenduste jaoks, nagu meil ja WhatsApp otsast lõpuni krüptimine (E2EE) ja säilitada kasutajate vestluste privaatsus. E2EE-ga saavad ainult saatja ja adressaat oma sõnumeid dekrüpteerida ja lugeda, mistõttu on kolmandatel isikutel, sealhulgas kasutajate enda teenusepakkujatel, sisule juurdepääs peaaegu võimatu.

Andmete krüpteerimine

Andmete krüpteerimine on laialdaselt kasutatav krüptograafia vorm, mis kaitseb erinevatesse seadmetesse, nagu kõvakettad, nutitelefonid ja pilvesalvestusteenused, salvestatud tundlikku teavet. Tugevad krüpteerimisalgoritmid, nagu AES, muudavad lihtteksti tõhusalt šifrtekstiks, tagades, et isegi kui volitamata osapool pääseb juurde, ei saa ta tundlikke andmeid dekrüpteerida ilma juurdepääsuta volitatud kasutajate krüpteerimisvõtmele. 

Andmete terviklikkus

Andmete terviklikkuse tagamiseks kasutatakse ka krüptograafiat. Räsifunktsioonid on teatud tüüpi krüptograafiline algoritm, mis genereerib andmete fikseeritud suurusega räsi (tuntud ka kui kokkuvõtteid), muutes andmekogumi sisuliselt ainulaadseks numbriliseks räsinumbriks. Need räsid on nii ainulaadsed, et isegi ühe tähemärgi või tühiku muutmine tavatekstis tooks kaasa täiesti erineva arvulise väärtuse. Vastuvõtjad, rakendused või veebisaidid saavad kontrollida andmete terviklikkust, võrreldes vastuvõetud andmete räsi eeldatava räsiga, ja nad saavad kinnitada, et andmeid ei ole edastamise ajal muudetud. 

Räsifunktsioone kasutatakse sageli ka kasutajate paroolide kontrollimiseks, ilma et oleks vaja luua haavatavat kliendipoolset privaatparoolide andmebaasi. Selle asemel koguvad ja salvestavad sellised teenused nagu Interneti-pangaportaalid ainult kasutaja paroolide räsi. Isegi kui selline andmebaas varastati, ei suudaks pahatahtlik tegutseja ainult nende räsi põhjal ühegi kasutaja parooli tuletada. 

Autentimine

Saadetud ja vastuvõetud teabe autentsuse kontrollimine on krüptograafia kriitiline funktsioon, mida kasutatakse igasuguste äritegevuste läbiviimiseks, mis on võimalik tänu digitaalallkirjad. Asümmeetrilise krüptograafia abil saab dokumente muuta digitaalallkirjadega, mida saab genereerida ainult privaatvõtme abil. Digitaalallkirjastatud dokumentide saajad saavad saatja avaliku võtme abil kontrollida allkirja ehtsust ja kinnitada, et dokumenti ei ole edastamise ajal rikutud. 

Tagasilükkamine

Keeldumine on juriidiline mõiste, mis tagab vastuvõetud sõnumite autentsuse ja takistab saatjal võimalikku eitada mis tahes saadetud sõnumi kehtivust. Digitaalallkirjad on tagasilükkamise kriitilise tähtsusega komponent, kuna need tõestavad, et sõnumile või dokumendile kirjutas alla saatja, mitte keegi teine. Andmete terviklikkuse protokollide ja digitaalallkirjadega kehtestatud krüptograafia toega tagasilükkamatus loob elujõulise raamistiku seaduslikult siduvate läbirääkimiste, lepingute ja muud tüüpi juriidiliste tehingute ja äritegevuse kontrollimiseks.

Võtmevahetus 

Turvalise suhtluse põhikomponent on võtmevahetus turvalise ühenduse loomisel, eriti asümmeetrilistes krüptosüsteemides. Krüptograafia mängib väärtuslikku rolli ka selles esialgses etapis. Diffie-Hellmani võtmevahetusalgoritm, mis on avaliku võtme krüptograafia arendamise maamärk, võimaldab kahel osapoolel krüpteerimisvõtmeid turvaliselt vahetada ebaturvalise kanali kaudu. See meetod tagab, et isegi kui pealtkuulaja peatab võtmevahetuse dialoogi, ei saa nad vahetatavaid krüpteerimisvõtmeid dešifreerida. Krüptograafia abil võimaldavad sellised algoritmid nagu Diffie-Hellmani võtmevahetusprotokoll osapooltel luua avaliku võtmega krüptimise kaudu turvalisi ühendusi, ilma et oleks vaja eelnevalt loodud ja potentsiaalselt haavatavat alternatiivset võtmevahetust. 

API side turvamine

Veeb 2.0 (ja edasiste) tunnuseks on rakendustevaheline koostöö võimaldab erinevatel rakendustel ja veebiteenustel koguda andmeid oma lugupeetud seinaga ümbritsetud virtuaalsetest ökosüsteemidest, võimaldades tohutult laiendada kõikvõimalike rakenduste funktsionaalsust – alates sotsiaalmeedia postituste manustamist uudistesse. artiklid kriitilise süsteemianalüütika jagamiseks täiustatud tööarmatuurlaudadele.

Tuntud kui rakendusliidesed (API-d), on need süsteemid loodud programmidevahelise suhtluse hõlbustamiseks ja krüptograafia tagab, et need tundlikud andmed on kaitstud pealetükkiva pealtkuulamise või rikkumiste eest, tagades, et teabele pääsevad juurde ainult volitatud osapooled. API-võtmeid ja märke kasutatakse sageli koos krüptimisega, et kaitsta rakenduste vahel vahetatavaid tundlikke andmeid, eriti olukordades, kus turvalisus on kõige olulisem, näiteks avalikud tööd ja infrastruktuur. 

Kvantarvuti küberturvalisus

Tõus kvantarvutus kujutab endast olulist ohtu olemasolevatele krüpteerimismeetoditele ja küberturvalisus süsteemid. Enamik kaasaegseid krüptosüsteeme on loodud taluma traditsiooniliste arvutite potentsiaalset arvutusvõimsust, milleks kuluks lihtsalt sadu kuni sadu tuhandeid aastaid, et tänaste krüptoalgoritmide jõuga rünnata edukalt. Kvantarvutid võivad aga potentsiaalselt suurendada tänapäeva arvutite võimsust suurusjärkude võrra, vähendades aega, mis kulub isegi kõige tugevamate krüptovõtmete purustamiseks tuhandetelt aastatelt vaid sekunditeni.

Kuigi enamik tänapäevaseid krüptoalgoritme ei suuda vastu pidada teoreetilistele kvantarvutirünnakutele, reageerivad krüptoloogid nendele haavatavustele kvantkindel krüptograafia tehnikaid. Kvantresistentse ja postkvantkrüptograafia kasutusjuhtumeid on sama palju kui krüptograafia kasutusjuhtumeid üldiselt. Kuigi kvantarvutust peetakse parimal juhul endiselt prototüüpide loomise staadiumis, nõustub enamik arvutiteadlasi, et järgmise 10–50 aasta jooksul toimuvad suured läbimurded muudavad kvantkindla krüptograafia arendamise sama kriitiliseks kui kvantarvutus ise.

Blockchaini turvalisus

Blockchaini tehnoloogia tugineb suuresti krüptograafiale, et tagada kõigi ahelasiseste tehingute ja värskenduste turvalisus ja muutumatus. Krüptovaluutad nagu Bitcoin kasutavad uute müntide kaevandamiseks ja vermimiseks krüptoalgoritme, samas kui krüptograafilised räsifunktsioonid tagavad ahela plokkide terviklikkuse. Tehingute tegemisel kasutatakse digitaalallkirjade loomiseks ja kontrollimiseks avaliku võtmega krüptograafiat. Hõlmab enamikku krüptograafia põhiprintsiipe, kasutab plokiahela tehnoloogia krüptimist, et luua usaldusväärne ökosüsteem, kus kõiki toiminguid saab hõlpsasti autentida ja kontrollida.

Siit saate teada, kuidas IBMi krüptograafialahendused aitavad ettevõtetel kriitilisi andmeid kaitsta

IBM-i krüptograafialahendused ühendavad tipptehnoloogia, nõustamise, süsteemide integreerimise ja hallatud turbeteenused, et aidata tagada krüpto-agiilsust, kvantohutust ning kindlat juhtimis- ja riskipoliitikat. Alates sümmeetrilisest kuni asümmeetrilise krüptograafiani, räsifunktsioonideni ja kaugemale – tagage andmete ja suurarvuti turvalisus täieliku krüptimisega, mis on kohandatud teie ettevõtte vajadustele.

Tutvuge IBM-i krüptograafialahendustega