กรณีการใช้งานการเข้ารหัส: จากการสื่อสารที่ปลอดภัยไปจนถึงความปลอดภัยของข้อมูล – IBM Blog

เมื่อมันมาถึง ความปลอดภัยของข้อมูล, ศิลปะโบราณของ การอ่านรหัส ได้กลายเป็นรากฐานที่สำคัญของยุคดิจิทัลในปัจจุบัน ตั้งแต่ข่าวกรองของรัฐบาลที่เป็นความลับสุดยอดไปจนถึงข้อความส่วนตัวในชีวิตประจำวัน การเข้ารหัสทำให้สามารถปิดบังข้อมูลที่ละเอียดอ่อนที่สุดของเราจากผู้ดูที่ไม่ต้องการได้ ไม่ว่าจะช้อปปิ้งออนไลน์หรือบันทึกความลับทางการค้าอันมีค่าลงดิสก์ เราก็ต้องขอบคุณการเข้ารหัสสำหรับความเป็นส่วนตัวที่เราอาจมี 

หลักการสำคัญของการเข้ารหัสสร้างความไว้วางใจเมื่อดำเนินธุรกิจออนไลน์ ประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:

• การรักษาความลับ: ข้อมูลที่เข้ารหัส สามารถเข้าถึงได้โดยบุคคลที่ตั้งใจไว้เท่านั้นและไม่มีใครอื่นอีก 
• ความสมบูรณ์: ข้อมูลที่เข้ารหัสไม่สามารถแก้ไขในการจัดเก็บหรือส่งผ่านระหว่างผู้ส่งและผู้รับที่ต้องการได้โดยไม่ตรวจพบการเปลี่ยนแปลงใดๆ
• การไม่ปฏิเสธ: ผู้สร้าง/ผู้ส่งข้อมูลที่เข้ารหัสไม่สามารถปฏิเสธความตั้งใจที่จะส่งข้อมูลได้
• รับรองความถูกต้อง: ข้อมูลประจำตัวของผู้ส่งและผู้รับ รวมถึงต้นทางและปลายทางของข้อมูลได้รับการยืนยันแล้ว
• การจัดการที่สำคัญ: คีย์ที่ใช้ในการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูลและงานที่เกี่ยวข้อง เช่น ความยาวของคีย์ การแจกจ่าย การสร้าง การหมุนเวียน ฯลฯ จะถูกเก็บไว้อย่างปลอดภัย

ก่อนที่จะเจาะลึกกรณีการใช้งานมากมายของการเข้ารหัส เรามาทบทวนพื้นฐานของการเข้ารหัสกันก่อน

ทำความเข้าใจพื้นฐานการเข้ารหัส

ตลอดประวัติศาสตร์ นักวิทยาการเข้ารหัสลับใช้วิธีการต่างๆ ในการเข้ารหัสข้อมูลส่วนตัวและสร้างข้อความที่เข้ารหัส ในขณะที่ทันสมัย อัลกอริทึมการเข้ารหัสลับ ก้าวหน้ากว่ามาก ขั้นตอนพื้นฐานยังคงคล้ายกันมาก 

การเข้ารหัสขั้นพื้นฐานใช้ข้อมูลต้นฉบับที่ไม่ได้เข้ารหัส (เรียกว่าข้อความธรรมดา) และเข้ารหัสเป็นรหัสที่มีสัญญาณรบกวน (เรียกว่าข้อความไซเฟอร์เท็กซ์) โดยใช้คีย์ลับหรือคีย์ ซึ่งสามารถใช้เพื่อถอดรหัสข้อความไซเฟอร์เท็กซ์กลับเป็นข้อความธรรมดาได้เช่นกัน 

อัลกอริทึมการเข้ารหัส

อัลกอริธึมการเข้ารหัสเป็นสูตรทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูล อัลกอริธึมเหล่านี้สร้างคีย์ลับเพื่อกำหนดวิธีการแปลงข้อมูลจากข้อความธรรมดาดั้งเดิมเป็นไซเฟอร์เท็กซ์และในทางกลับกัน อัลกอริธึมการเข้ารหัสที่รู้จักกันดีได้แก่ อาร์เอสเอ (ริเวสต์-ชามีร์-แอดเลมาน), AES (มาตรฐานการเข้ารหัสขั้นสูง) และ ECC (การเข้ารหัสเส้นโค้งวงรี). 

ในระดับพื้นฐาน อัลกอริธึมการเข้ารหัสส่วนใหญ่จะสร้างคีย์โดยการคูณจำนวนเฉพาะที่มีจำนวนมาก แม้ว่าการคูณจะเป็นเรื่องง่ายสำหรับคอมพิวเตอร์ยุคใหม่ แต่การแยกตัวประกอบตัวเลขจำนวนมากกลับเป็นจำนวนเฉพาะขนาดใหญ่สองตัวนั้นต้องใช้พลังในการคำนวณสูงมาก แต่ก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ระบบเข้ารหัสลับที่ใช้คีย์ขนาดเล็กกว่าสามารถวิศวกรรมย้อนกลับได้ค่อนข้างง่าย แต่แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดก็ยังต้องใช้เวลานับร้อยถึงหลายแสนปีในการโจมตีแบบเดรัจฉานด้วยกำลังอัลกอริธึมการเข้ารหัสที่แข็งแกร่งกว่าในปัจจุบัน การเข้ารหัสแบบเส้นโค้งวงรีเพิ่มระดับความปลอดภัยเพิ่มเติมโดยใช้ตัวเลขสุ่มเพื่อสร้างคีย์ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ซึ่งแม้แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมรุ่นต่อไปก็ไม่สามารถพังได้ 

การจัดการคีย์

การจัดการคีย์ เป็นส่วนสำคัญของการเข้ารหัส ระบบเข้ารหัสทุกระบบใช้คีย์เพื่อเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูล การจัดการคีย์เกี่ยวข้องกับการสร้าง จัดเก็บ และแจกจ่ายคีย์เข้ารหัสระหว่างผู้ใช้อย่างปลอดภัย การจัดการคีย์ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความปลอดภัยของข้อมูลที่เข้ารหัส เนื่องจากคีย์ที่อ่อนแอหรือถูกขโมยสามารถสร้างช่องโหว่ที่สำคัญในระบบเข้ารหัสใดๆ ได้ ขนาดคีย์ การสุ่ม และการจัดเก็บ ล้วนเป็นหน้าที่สำคัญของการจัดการคีย์ 

การเข้ารหัสแบบสมมาตร

เรียกอีกอย่างว่าการเข้ารหัสคีย์ส่วนตัวหรือการเข้ารหัสคีย์ลับ ระบบเข้ารหัสแบบสมมาตร ใช้เพียงคีย์เดียวสำหรับทั้งการเข้ารหัสและถอดรหัส เพื่อให้ระบบประเภทนี้ทำงานได้ ผู้ใช้แต่ละรายจะต้องมีสิทธิ์เข้าถึงคีย์ส่วนตัวเดียวกันอยู่แล้ว คีย์ส่วนตัวอาจถูกแชร์ผ่านช่องทางการสื่อสารที่เชื่อถือได้ซึ่งกำหนดไว้ก่อนหน้านี้ (เช่น บริการจัดส่งส่วนตัวหรือสายที่มีความปลอดภัย) หรือในทางปฏิบัติมากกว่านั้นคือวิธีแลกเปลี่ยนคีย์ที่ปลอดภัย (เช่น ข้อตกลงสำคัญของดิฟฟี่-เฮลล์แมน). 

แม้จะมีช่องโหว่ที่เกิดจากการใช้เพียงคีย์เดียว การเข้ารหัสประเภทนี้มีความรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีอื่น อัลกอริธึมการเข้ารหัสแบบสมมาตรยอดนิยม ได้แก่ DES (มาตรฐานการเข้ารหัสข้อมูล), 3DES (สาม DES) และ AES.

การเข้ารหัสแบบอสมมาตร

ไม่สมมาตรการเข้ารหัสหรือที่เรียกว่าการเข้ารหัสคีย์สาธารณะ ใช้คีย์คู่หนึ่ง ได้แก่ คีย์สาธารณะและคีย์ส่วนตัว คีย์สาธารณะใช้สำหรับการเข้ารหัส คีย์ส่วนตัวใช้สำหรับถอดรหัส และผู้ใช้แต่ละคนมีคู่คีย์ของตนเอง คีย์การเข้ารหัสทั้งสองคีย์ที่ใช้ในการเข้ารหัสคีย์สาธารณะจะเพิ่มการรักษาความปลอดภัยอีกชั้นหนึ่ง แต่การป้องกันเพิ่มเติมนี้มาพร้อมกับประสิทธิภาพที่ลดลง RSA, ECC และ โปรโตคอล Secure Shell (SSH) เป็นอัลกอริธึมการเข้ารหัสแบบอสมมาตรทั่วไป

กรณีการใช้งานการเข้ารหัส

การสื่อสารที่ปลอดภัย 

กรณีการใช้งานการเข้ารหัสที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งคือการมอบการสื่อสารที่ปลอดภัยผ่านอินเทอร์เน็ต ขนส่งเลเยอร์ความปลอดภัย (TLS) และรุ่นก่อนหน้า Secure Sockets Layer (SSL) ใช้โปรโตคอลการเข้ารหัสเพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่ได้รับการป้องกันระหว่างเว็บเบราว์เซอร์และเซิร์ฟเวอร์ ช่องทางที่ปลอดภัยนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลที่แชร์ระหว่างเบราว์เซอร์ของผู้ใช้และเว็บไซต์ยังคงเป็นส่วนตัวและไม่สามารถดักจับโดยผู้ประสงค์ร้าย 

การเข้ารหัสยังใช้สำหรับแอปพลิเคชันการรับส่งข้อความทั่วไป เช่น อีเมลและ WhatsApp อีกด้วย การเข้ารหัสจากต้นทางถึงปลายทาง (E2EE) และรักษาความเป็นส่วนตัวของการสนทนาของผู้ใช้ ด้วย E2EE มีเพียงผู้ส่งและผู้รับที่ต้องการเท่านั้นที่สามารถถอดรหัสและอ่านข้อความของพวกเขาได้ ทำให้บุคคลที่สามซึ่งรวมถึงผู้ให้บริการของผู้ใช้เองแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าถึงเนื้อหา

การเข้ารหัสข้อมูล

การเข้ารหัสข้อมูลเป็นรูปแบบการเข้ารหัสที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งจะปกป้องข้อมูลที่ละเอียดอ่อนที่จัดเก็บไว้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ฮาร์ดไดรฟ์ สมาร์ทโฟน และบริการจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์ อัลกอริธึมการเข้ารหัสที่แข็งแกร่ง เช่น AES แปลงข้อความธรรมดาเป็นข้อความไซเฟอร์เท็กซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าแม้ว่าบุคคลที่ไม่ได้รับอนุญาตจะเข้าถึงได้ พวกเขาจะไม่สามารถถอดรหัสข้อมูลที่ละเอียดอ่อนได้หากไม่มีการเข้าถึงคีย์เข้ารหัสของผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต 

ความสมบูรณ์ของข้อมูล

การเข้ารหัสยังใช้เพื่อรับรองความสมบูรณ์ของข้อมูลอีกด้วย ฟังก์ชันแฮช เป็นอัลกอริธึมการเข้ารหัสประเภทหนึ่งที่สร้างแฮชขนาดคงที่ (หรือที่เรียกว่าไดเจสต์) ของข้อมูล โดยพื้นฐานแล้วจะเปลี่ยนชุดข้อมูลให้เป็นหมายเลขแฮชตัวเลขเฉพาะ แฮชเหล่านี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวมากจนการเปลี่ยนแม้แต่อักขระตัวเดียวหรือการเว้นวรรคภายในข้อความธรรมดาก็จะทำให้ค่าตัวเลขแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ผู้รับ แอปพลิเคชัน หรือเว็บไซต์สามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อมูลได้โดยการเปรียบเทียบแฮชของข้อมูลที่ได้รับกับแฮชที่คาดหวัง และสามารถยืนยันได้ว่าข้อมูลไม่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างการส่ง 

ฟังก์ชันแฮชยังใช้บ่อยในการตรวจสอบรหัสผ่านผู้ใช้โดยไม่จำเป็นต้องสร้างฐานข้อมูลรหัสผ่านส่วนตัวฝั่งไคลเอ็นต์ที่มีช่องโหว่ แต่บริการต่างๆ เช่น พอร์ทัลธนาคารออนไลน์จะรวบรวมและจัดเก็บเฉพาะแฮชของรหัสผ่านผู้ใช้เท่านั้น แม้ว่าฐานข้อมูลดังกล่าวจะถูกขโมยไป แต่ผู้ประสงค์ร้ายก็ไม่สามารถอนุมานรหัสผ่านของผู้ใช้จากแฮชของพวกเขาเพียงลำพังได้ 

การยืนยันตัวตน

การตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ส่งและรับถือเป็นหน้าที่สำคัญของการเข้ารหัสที่ใช้ในการดำเนินธุรกิจทุกรูปแบบ ซึ่งเป็นไปได้โดยการใช้ ลายเซ็นดิจิทัล. ด้วยการเข้ารหัสแบบอสมมาตร เอกสารสามารถแก้ไขได้ด้วยลายเซ็นดิจิทัล ซึ่งสามารถสร้างได้โดยใช้คีย์ส่วนตัวเท่านั้น ผู้รับเอกสารที่เซ็นชื่อแบบดิจิทัลสามารถใช้กุญแจสาธารณะของผู้ส่งเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของลายเซ็น และยืนยันว่าเอกสารไม่ถูกดัดแปลงในระหว่างการส่ง 

ปฏิเสธไม่

การไม่ปฏิเสธเป็นแนวคิดทางกฎหมายที่ช่วยให้มั่นใจถึงความถูกต้องของข้อความที่ได้รับ และป้องกันไม่ให้ผู้ส่งปฏิเสธความถูกต้องของข้อความที่ส่งใดๆ ลายเซ็นดิจิทัลเป็นองค์ประกอบสำคัญของการไม่ปฏิเสธ เนื่องจากเป็นการพิสูจน์ว่าผู้ส่งและไม่มีใครลงนามในข้อความหรือเอกสาร การไม่ปฏิเสธที่เปิดใช้งานการเข้ารหัส ซึ่งกำหนดขึ้นโดยโปรโตคอลความสมบูรณ์ของข้อมูลและลายเซ็นดิจิทัล มอบกรอบการทำงานที่ใช้งานได้สำหรับการตรวจสอบการเจรจา สัญญา และข้อตกลงทางกฎหมายและธุรกิจประเภทอื่น ๆ ที่มีผลผูกพันตามกฎหมาย

แลกเปลี่ยนกุญแจ 

องค์ประกอบหลักของการสื่อสารที่ปลอดภัย การแลกเปลี่ยนคีย์เป็นส่วนสำคัญในการสร้างการเชื่อมต่อที่ปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบเข้ารหัสลับที่ไม่สมมาตร การเข้ารหัสมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนเบื้องต้นนี้เช่นกัน จุดสังเกตในการพัฒนาการเข้ารหัสคีย์สาธารณะ อัลกอริธึมการแลกเปลี่ยนคีย์ Diffie-Hellman ช่วยให้ทั้งสองฝ่ายสามารถแลกเปลี่ยนคีย์การเข้ารหัสอย่างปลอดภัยผ่านช่องทางที่ไม่ปลอดภัย วิธีการนี้ทำให้แน่ใจได้ว่าแม้ว่าผู้ดักฟังจะดักฟังบทสนทนาการแลกเปลี่ยนคีย์ ก็ไม่สามารถถอดรหัสคีย์การเข้ารหัสที่กำลังแลกเปลี่ยนได้ ด้วยการเข้ารหัส อัลกอริธึม เช่น โปรโตคอลการแลกเปลี่ยนคีย์ Diffie-Hellman ช่วยให้ฝ่ายต่างๆ สามารถสร้างการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยผ่านการเข้ารหัสคีย์สาธารณะ โดยไม่จำเป็นต้องมีการแลกเปลี่ยนคีย์ทางเลือกที่สร้างไว้ก่อนหน้านี้และอาจมีช่องโหว่ 

การรักษาความปลอดภัยการสื่อสาร API

จุดเด่นของ Web 2.0 (และอื่นๆ) ความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่างแอปช่วยให้แอปพลิเคชันและบริการเว็บต่างๆ สามารถดึงข้อมูลจากภายในระบบนิเวศเสมือนที่มีกำแพงล้อมรอบซึ่งเป็นที่ยอมรับ ทำให้ฟังก์ชันการทำงานขยายอย่างมหาศาลของแอปทุกประเภท จากการฝังโพสต์โซเชียลมีเดียลงในข่าวสาร บทความเพื่อแบ่งปันการวิเคราะห์ระบบที่สำคัญไปยังแดชบอร์ดการปฏิบัติงานขั้นสูง

รู้จักกันในนาม อินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน (API)ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการสื่อสารข้ามโปรแกรม และการเข้ารหัสช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลที่ละเอียดอ่อนนี้ยังคงได้รับการปกป้องจากการดักฟังหรือการปลอมแปลงที่ล่วงล้ำ เพื่อให้มั่นใจว่ามีเพียงบุคคลที่ได้รับอนุญาตเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ คีย์ API และโทเค็นมักจะใช้ควบคู่ไปกับการเข้ารหัสเพื่อปกป้องข้อมูลที่ละเอียดอ่อนที่มีการแลกเปลี่ยนกันระหว่างแอปพลิเคชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด เช่น งานสาธารณะและโครงสร้างพื้นฐาน 

ความปลอดภัยทางไซเบอร์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

การเพิ่มขึ้นของ การคำนวณควอนตัม ก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อวิธีการเข้ารหัสที่มีอยู่และ โลกไซเบอร์ ระบบ ระบบเข้ารหัสที่ทันสมัยส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อพลังการประมวลผลที่อาจเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม ซึ่งจะต้องใช้เวลาหลายร้อยถึงหลายแสนปีจึงจะประสบความสำเร็จในการโจมตีแบบ brute-force ในปัจจุบันด้วยอัลกอริธึมการเข้ารหัสในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจเพิ่มพลังให้กับคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันได้ตามลำดับความสำคัญ ซึ่งช่วยลดเวลาที่ใช้ในการถอดรหัสแม้แต่คีย์เข้ารหัสลับที่แข็งแกร่งที่สุดจากหลายพันปีเหลือเพียงไม่กี่วินาที

แม้ว่าอัลกอริธึมการเข้ารหัสที่ทันสมัยที่สุดจะไม่สามารถทนต่อการโจมตีทางควอนตัมทางทฤษฎีได้ แต่นักวิทยาการเข้ารหัสลับกำลังตอบสนองต่อช่องโหว่เหล่านี้ด้วยการพัฒนา การเข้ารหัสแบบต้านทานควอนตัม เทคนิค กรณีการใช้งานสำหรับการเข้ารหัสแบบต้านทานควอนตัมและหลังควอนตัมนั้นมีมากมายพอๆ กับกรณีการใช้งานการเข้ารหัสโดยทั่วไป แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังถือว่าอยู่ในขั้นตอนการสร้างต้นแบบที่ดีที่สุด แต่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่เห็นพ้องกันว่าความก้าวหน้าครั้งสำคัญภายใน 10 ถึง 50 ปีข้างหน้าจะทำให้การพัฒนาการเข้ารหัสแบบต้านทานควอนตัมมีความสำคัญพอ ๆ กับการคำนวณควอนตัมเอง

ความปลอดภัยของบล็อคเชน

เทคโนโลยี Blockchain อาศัยการเข้ารหัสอย่างมากเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความไม่เปลี่ยนแปลงของธุรกรรมและการอัปเดตออนไลน์ทั้งหมด สกุลเงินดิจิทัล เช่น Bitcoin ใช้อัลกอริธึมการเข้ารหัสในการขุดและสร้างเหรียญใหม่ ในขณะที่ฟังก์ชันแฮชการเข้ารหัสจะรักษาความสมบูรณ์ของบล็อกในห่วงโซ่ เมื่อทำธุรกรรม การเข้ารหัสคีย์สาธารณะจะใช้เพื่อสร้างและตรวจสอบลายเซ็นดิจิทัล เทคโนโลยีบล็อกเชนใช้การเข้ารหัสเพื่อสร้างระบบนิเวศที่ไม่น่าเชื่อถือซึ่งครอบคลุมหลักการเข้ารหัสส่วนใหญ่ โดยสามารถตรวจสอบและตรวจสอบการกระทำทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย

เรียนรู้ว่าโซลูชันการเข้ารหัสของ IBM ช่วยให้ธุรกิจปกป้องข้อมูลที่สำคัญได้อย่างไร

โซลูชันการเข้ารหัสของ IBM ผสมผสานเทคโนโลยีล้ำสมัย การให้คำปรึกษา การรวมระบบ และบริการรักษาความปลอดภัยที่ได้รับการจัดการ เพื่อช่วยรับประกันความคล่องตัวของการเข้ารหัส ความปลอดภัยของควอนตัม และการกำกับดูแลและนโยบายความเสี่ยงที่แข็งแกร่ง ตั้งแต่การเข้ารหัสแบบสมมาตรไปจนถึงแบบไม่สมมาตร ไปจนถึงฟังก์ชันแฮชและอื่นๆ อีกมากมาย รับประกันข้อมูลและความปลอดภัยของเมนเฟรมด้วยการเข้ารหัสแบบ end-to-end ที่ปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการทางธุรกิจของคุณ

สำรวจโซลูชันการเข้ารหัสของ IBM