Podstawy naukowe szyfrowania

News

Współczesne szyfrowanie wykorzystywane w informatyce różni się dość wyraźnie od swoich prostych form historycznych. Opiera się nie o łatwo dające się odwrócić przekształcenia, ale o właściwości badane przez teorię liczb. Polegają one na tym, że niektóre stosunkowo proste zadania matematyczne bardzo trudno jest odwrócić na podobnej zasadzie, jak bardzo łatwo jest rozbić ceramiczna wazę, ale złożenie jej do formy pierwotnej to już zadanie tytaniczne.

W praktyce szyfrowania stosuje się na przykład mnożenie. Pomnożenie dwóch ogromnych liczb to żaden problem dla komputera, ale już znalezienie wszystkich dzielników takiej liczby to zadanie trudne, a w przypadku bardzo dużych liczb po prostu karkołomne. Odpowiednio duże liczby są tutaj barierą nie do przeskoczenia dla ogólnie dostępnego sprzętu. Na dzisiaj możliwe jest efektywne rozkładanie liczb o 130 cyfrach, a w szyfrach stosuje się znacznie większe.

W szyfrowaniu można stosować metody symetryczne lub asymetryczne. W metodach symetrycznych jest jeden klucz, którym się szyfruje i którym się odczytuje dane. Przykładami takich szyfrów są antyczny szyfr Cezara i współczesny AES. Klucz musi być w jakiś bezpieczny sposób przekazany między twórcą i odbiorcą wiadomości. W przypadku szyfrów asymetrycznych mamy klucz publiczny, który szyfruje, i klucz prywatny, który odczytuje. Pierwszy znają wszyscy, drugi tylko odbiorca. Klucze w praktyce ustala się w specjalnym programie, po czym ujawnia się klucz publiczny i w oparciu o niego szyfruje dane. Są one wysyłane do odbiorcy i nawet jeśli zostaną przechwycone, ich odczytanie w rozsądnym czasie nie będzie możliwe. 

Szyfrowanie tego typu odbywa się najczęściej z pomocą algorytmu RSA. Metody symetryczne i asymetryczne mają swoje zalety oraz wady. W metodach symetrycznych, zazwyczaj prostszych, istnieje zagrożenie związane z koniecznością przekazywania klucza. W metodach asymetrycznych nie ma żadnych luk bezpieczeństwa, ale za to powstają problemy z wydajnością, co przy zastosowaniach na dużą skalę jest gigantycznym problemem.