A kriptográfia használati esetei: a biztonságos kommunikációtól az adatbiztonságig – IBM Blog

Mikor jön a adatbiztonság, az ősi művészet kriptográfia napjaink digitális korszakának kritikus sarokkövévé vált. A szigorúan titkos kormányzati hírszerzéstől a mindennapi személyes üzenetekig a kriptográfia lehetővé teszi legérzékenyebb információink eltakarását a nem kívánt szemlélők elől. Akár online vásárolunk, akár értékes üzleti titkokat mentünk lemezre, a kriptográfiának köszönhetjük a magánélet bármely látszatát. 

A kriptográfia fő elvei bizalmat teremtenek az online üzleti tevékenység során. Ezek a következők:

• Titoktartás: Titkosított információ csak az férhet hozzá, akinek szánják, és senki más. 
• integritás: A titkosított információ nem módosítható a tárolásban vagy a küldő és a szándékolt fogadó közötti továbbítás során anélkül, hogy bármilyen változást észlelne.
• Nem tagadás: A titkosított információ létrehozója/küldője nem tagadhatja meg szándékát az információ küldésére.
• Hitelesítés: A feladó és a fogadó személyazonossága – valamint az információ eredete és célállomása – megerősítésre kerül.
• Kulcskezelés: Az adatok titkosítására és visszafejtésére használt kulcsok, valamint a kapcsolódó feladatok, mint például a kulcshossz, elosztás, generálás, forgatás stb., biztonságban vannak.

Mielőtt belemerülnénk a kriptográfia számos felhasználási esetébe, tekintsük át a kriptográfia alapjait.

A titkosítás alapjainak megértése

A történelem során a kriptológusok különféle módszereket alkalmaztak a személyes adatok kódolására és titkosított üzenetek létrehozására. Miközben modern kriptográfiai algoritmusok sokkal fejlettebbek, az alapvető lépések nagyon hasonlóak maradnak. 

Az alapvető kriptológia az eredeti, kódolatlan információt (más néven egyszerű szöveget) veszi, és titkos kulcs vagy kulcsok segítségével kódolt kódba (titkosszövegként) kódolja, amely a titkosított szöveg egyszerű szöveggé történő visszafejtésére is használható. 

Kriptográfiai algoritmusok

A kriptográfiai algoritmusok az adatok titkosítására és visszafejtésére használt matematikai képletek. Ezek az algoritmusok titkos kulcsokat hoznak létre annak meghatározására, hogy az adatok hogyan alakulnak át az eredeti egyszerű szövegből titkosított szöveggé és fordítva. Néhány jól ismert kriptográfiai algoritmus közé tartozik RSA (Rivest-Shamir-Adleman), AES (Advanced Encryption Standard) és a ECC (elliptikus görbe kriptográfia). 

Alapszinten a legtöbb kriptográfiai algoritmus nagy prímszámok szorzásával hozza létre a kulcsokat. Míg a szorzás egyszerű a modern számítógépeken, a nagy számok két nagy prímszámra való visszaszámítása annyi számítási teljesítményt igényel, hogy gyakorlatilag lehetetlen. A kisebb kulcsokat használó kriptorendszerek meglehetősen könnyen visszafejthetők, de még a leggyorsabb szuperszámítógépeknek is több száz-százezer évre lenne szükségük ahhoz, hogy nyers erővel támadják meg a mai erősebb kriptográfiai algoritmusokat. Az elliptikus görbe kriptográfia további biztonsági szintet ad azáltal, hogy véletlen számok segítségével sokkal erősebb kulcsokat hoz létre, amelyeket még a következő generációs kvantumszámítógépek sem tudnak feltörni. 

Kulcs service

Kulcs service a kriptográfia szerves része; minden titkosítási rendszer kulcsokat használ az adatok titkosításához és visszafejtéséhez. A kulcskezelés magában foglalja a titkosítási kulcsok biztonságos generálását, tárolását és elosztását a felhasználók között. A megfelelő kulcskezelés kulcsfontosságú a titkosított adatok biztonságának megőrzéséhez, mivel a gyenge vagy ellopott kulcsok kritikus sebezhetőségeket okozhatnak bármely kriptorendszerben. A kulcsméretek, a véletlenszerűség és a tárolás a kulcskezelés kulcsfontosságú funkciói. 

Szimmetrikus titkosítás

Más néven privát kulcsú kriptográfia vagy titkos kulcsú kriptográfia, szimmetrikus kriptorendszerek csak egy kulcsot használjon a titkosításhoz és a visszafejtéshez. Az ilyen típusú rendszerek működéséhez minden felhasználónak hozzáféréssel kell rendelkeznie ugyanahhoz a privát kulcshoz. A privát kulcsok megoszthatók egy korábban létrehozott megbízható kommunikációs csatornán (például privát futáron vagy biztonságos vonalon), vagy még gyakorlatiasabban egy biztonságos kulcscsere-módszeren (mint pl. Diffie-Hellman kulcsszerződés). 

Az egyetlen kulcs használatából eredő sebezhetőségek ellenére az ilyen típusú titkosítás gyorsabb és hatékonyabb, mint az alternatív módszerek. A népszerű szimmetrikus titkosítási algoritmusok közé tartozik DES (adattitkosítási szabvány), 3DES (hármas DES) és a AES.

Aszimmetrikus titkosítás

Aszimmetrikus entitkosítás, más néven nyilvános kulcsú titkosítás, kulcspárt használ – egy nyilvános kulcsot és egy privát kulcsot. A nyilvános kulcsot titkosításra, a privát kulcsot a visszafejtésre használják, és minden felhasználónak saját kulcspárja van. A nyilvános kulcsú kriptográfiában használt két titkosítási kulcs további biztonsági réteget ad, de ennek a fokozott védelemnek az ára a hatékonyság csökkenése. RSA, ECC és a Secure Shell Protocol (SSH) gyakori aszimmetrikus kriptográfiai algoritmusok.

A kriptográfia használati esetei

Biztonságos kommunikáció 

A kriptográfia egyik leggyakoribb felhasználási módja az interneten keresztüli biztonságos kommunikáció. Transport Layer Security (TLS) és elődje, a Secure Sockets Layer (SSL) titkosítási protokollokat használ a webböngészők és szerverek közötti védett kapcsolatok létrehozására. Ez a biztonságos csatorna biztosítja, hogy a felhasználó böngészője és a webhely között megosztott adatok privátak maradjanak, és rosszindulatú szereplők ne tudják elkapni őket. 

A kriptográfiát olyan általános üzenetküldő alkalmazásokhoz is használják, mint az e-mail és a WhatsApp végpontok közötti titkosítás (E2EE) és fenntartja a felhasználók beszélgetéseinek titkosságát. Az E2EE-vel csak a küldő és a címzett tudja visszafejteni és elolvasni az üzeneteit, ami szinte lehetetlenné teszi, hogy harmadik felek – beleértve a felhasználók saját szolgáltatóit is – hozzáférjenek a tartalomhoz.

Adat titkosítás

Az adattitkosítás a titkosítás egy széles körben használt formája, amely megvédi a különféle eszközökön, például merevlemezeken, okostelefonokon és felhőalapú tárolási szolgáltatásokon tárolt érzékeny információkat. Az olyan erős titkosítási algoritmusok, mint az AES, hatékonyan alakítják át az egyszerű szöveget rejtjelezett szöveggé, biztosítva, hogy még ha illetéktelen fél hozzáférjen is, ne tudja visszafejteni az érzékeny adatokat anélkül, hogy hozzáférne a jogosult felhasználók titkosítási kulcsához. 

Az adatok integritása

A kriptográfiát is használják az adatok integritásának biztosítására. Hash funkciók egyfajta kriptográfiai algoritmus, amely rögzített méretű kivonatokat (más néven kivonatokat) generál az adatokból – lényegében egy adathalmazt egyedi numerikus hash számmá alakítva. Ezek a hash-ek annyira egyediek, hogy akár egyetlen karakter vagy szóköz megváltoztatása a nyílt szövegen belül teljesen más számértéket eredményezne. A címzettek, alkalmazások vagy webhelyek ellenőrizhetik az adatok integritását a fogadott adatok kivonatának és a várt hash-nek összehasonlításával, és megerősíthetik, hogy az adatok nem változtak-e meg az átvitel során. 

A hash függvényeket gyakran használják a felhasználói jelszavak ellenőrzésére is anélkül, hogy létre kellene hozni egy sebezhető ügyféloldali privát jelszavakat tartalmazó adatbázist. Ehelyett az olyan szolgáltatások, mint az online banki portálok, csak a felhasználói jelszavak kivonatait gyűjtik és tárolják. Még ha el is lopnának egy ilyen adatbázist, egy rosszindulatú szereplő egyetlen felhasználó jelszavát sem tudna kikövetkeztetni pusztán a hashéből. 

Hitelesítés

Az elküldött és fogadott információk hitelességének ellenőrzése a kriptográfia kritikus funkciója az üzleti tevékenységek minden formája során, amelyet a digitális aláírások. Az aszimmetrikus kriptográfia révén a dokumentumok digitális aláírással módosíthatók, amely csak privát kulcs használatával hozható létre. A digitálisan aláírt dokumentumok címzettjei a feladó nyilvános kulcsával ellenőrizhetik az aláírás hitelességét, és megerősíthetik, hogy a dokumentumot nem módosították az átvitel során. 

Letagadhatatlanság

A letagadhatatlanság olyan jogi fogalom, amely biztosítja a fogadott üzenetek hitelességét, és megakadályozza, hogy a feladó esetlegesen megtagadja az elküldött üzenetek érvényességét. A digitális aláírás a letagadhatatlanság kritikus összetevője, mivel bizonyítja, hogy a feladó írta alá az üzenetet vagy dokumentumot, és senki más. Az adatintegritási protokollok és a digitális aláírások által létrehozott, titkosításra alkalmas letagadhatatlanság életképes keretet biztosít a törvényesen kötelező érvényű tárgyalások, szerződések és egyéb jogi ügyletek és üzleti tevékenységek ellenőrzéséhez.

Kulcscsere 

A biztonságos kommunikáció egyik fő összetevője, a kulcscsere kritikus szempont a biztonságos kapcsolat létrehozásában, különösen az aszimmetrikus kriptorendszerekben. A kriptográfia ebben az előkészítő lépésben is értékes szerepet játszik. A nyilvános kulcsú kriptográfia fejlesztésében mérföldkőnek számító Diffie-Hellman kulcscsere algoritmus lehetővé teszi két fél számára a titkosítási kulcsok biztonságos cseréjét egy nem biztonságos csatornán keresztül. Ez a módszer biztosítja, hogy még ha egy lehallgató elfogja is a kulcscsere párbeszédet, ne tudja megfejteni a kicserélt titkosítási kulcsokat. A kriptográfia révén az olyan algoritmusok, mint a Diffie-Hellman kulcscsere protokoll, lehetővé teszik a felek számára, hogy biztonságos kapcsolatokat hozzanak létre nyilvános kulcsú titkosítással anélkül, hogy szükség lenne egy korábban létrehozott és potenciálisan sebezhető alternatív kulcscserére. 

Az API kommunikáció biztonsága

A Web 2.0 (és azon túli) jellemzője, hogy az alkalmazások közötti együttműködő működés lehetővé teszi a különböző alkalmazások és webszolgáltatások számára, hogy adatokat gyűjtsenek be a tisztelt, fallal körülvett virtuális ökoszisztémákból, lehetővé téve mindenféle alkalmazás masszívan kibővített funkcionalitását – a közösségi médiában közzétett bejegyzések beágyazódásától a hírekbe. cikkek a kritikus rendszerelemzések fejlett működési irányítópultokba való megosztásához.

Néven alkalmazásprogramozási felületek (API-k), ezeket a rendszereket úgy tervezték, hogy megkönnyítsék a programok közötti kommunikációt, és a kriptográfia biztosítja, hogy ezek az érzékeny adatok védettek maradjanak a tolakodó lehallgatással vagy manipulációval szemben, biztosítva, hogy csak az arra jogosult felek férhessenek hozzá az információkhoz. Az API-kulcsokat és tokeneket gyakran használják a titkosítás mellett az alkalmazások közötti érzékeny adatok védelmére, különösen olyan helyzetekben, ahol a biztonság a legkritikusabb, például közmunkák és infrastruktúra esetében. 

Kvantumszámítástechnikai kiberbiztonság

Felemelkedése kvantumszámítás jelentős veszélyt jelent a meglévő titkosítási módszerekre és kiberbiztonság rendszerek. A legtöbb modern kriptorendszert úgy tervezték, hogy ellenálljon a hagyományos számítógépek potenciális számítási teljesítményének, amelyhez egyszerűen több száz-százezer évre lenne szükség ahhoz, hogy sikeresen támadják meg a mai kriptográfiai algoritmusokat. A kvantumszámítógépek azonban potenciálisan nagyságrendekkel növelhetik a mai számítógépek teljesítményét, így több ezer évről csupán másodpercekre csökkenthetik a legerősebb kriptográfiai kulcsok feltöréséhez szükséges időt.

Míg a legtöbb modern kriptográfiai algoritmus nem lesz képes ellenállni az elméleti kvantumszámítógépes támadásoknak, a kriptológusok ezekre a sebezhetőségekre reagálnak a kvantumrezisztens kriptográfia technikák. A kvantumrezisztens és a posztkvantum kriptográfia felhasználási esetei ugyanolyan sokak, mint általában a kriptográfia felhasználási esetei. Bár a kvantumszámítást még a legjobb esetben is a prototípus-készítés szakaszában tartják, a legtöbb informatikus egyetért abban, hogy az elkövetkező 10-50 évben bekövetkező jelentős áttörések a kvantum-rezisztens kriptográfia fejlesztését ugyanolyan kritikus fontosságúvá teszik, mint magát a kvantumszámítást.

Blockchain biztonság

Blockchain technológia erősen támaszkodik a kriptográfiára, hogy biztosítsa a láncon belüli tranzakciók és frissítések biztonságát és megváltoztathatatlanságát. Az olyan kriptovaluták, mint a Bitcoin, kriptográfiai algoritmusokat használnak új érmék bányászására és verésére, míg a kriptográfiai hash funkciók biztosítják a lánc blokkjainak integritását. Tranzakciók végrehajtásakor nyilvános kulcsú titkosítást használnak a digitális aláírások létrehozására és ellenőrzésére. A kriptográfia legtöbb alapelvét felölelő blokklánc technológia titkosítást használ egy megbízható ökoszisztéma létrehozására, ahol minden művelet könnyen hitelesíthető és ellenőrizhető.

Ismerje meg, hogyan segítenek az IBM kriptográfiai megoldásai a vállalkozásoknak a kritikus adatok védelmében

Az IBM kriptográfiai megoldásai az élvonalbeli technológiát, a tanácsadást, a rendszerintegrációt és a felügyelt biztonsági szolgáltatásokat ötvözik, hogy biztosítsák a titkosítási agilitást, a kvantumbiztonságot, valamint a szilárd irányítást és kockázatpolitikát. A szimmetrikustól az aszimmetrikus kriptográfiáig, a hash-funkciókig és azon túlmenően biztosíthatja az adatok és a nagyszámítógépek biztonságát a végpontok közötti titkosítással, amelyet az Ön üzleti igényeinek megfelelően alakítottak ki.

Fedezze fel az IBM kriptográfiai megoldásait