Вопрос 19. Принцип симметричного и асимметричного шифрования. Организация шифрования на транспортном уровне. Цифровые сертификаты Основные понятия криптографии

Криптография — это наука о защите информации путём преобразования её в форму, недоступную для чтения без специального ключа.ssldragon+1​

Два основных класса шифрования:

1. Симметричное — один ключ для шифрования и расшифровки

2. Асимметричное — два ключа (открытый и закрытый)

Симметричное шифрование (Symmetric Encryption)

Определение: Симметричное шифрование — это метод, при котором один и тот же ключ используется для шифрования и расшифровки данных.otus+1​

Процесс:

text

Открытый текст + Ключ (K) → Алгоритм шифрования → Шифротекст

↓

Шифротекст + Ключ (K) → Алгоритм расшифровки → Открытый текст

Ключ одинаковый в обоих направлениях!

Характеристики симметричного шифрования:ssldragon+1​

Аспект	Описание
Скорость	Очень быстро (подходит для больших объёмов данных)
Вычислительные затраты	Низкие
Размер ключа	Меньше (128-256 бит обычно достаточно)
Размер шифротекста	Примерно равен исходному тексту
Проблема распределения ключа	БОЛЬШАЯ — оба участника должны знать ключ безопасно
Масштабируемость	Плохая — для каждой пары нужен свой ключ
Использование	Для массовой защиты данных, больших файлов

Популярные алгоритмы симметричного шифрования:ssldragon​

Алгоритм	Размер ключа	Характеристики
AES (Advanced Encryption Standard)	128, 192, 256 бит	Современный стандарт; используется везде; очень быстрый; криптостойкий
DES (Data Encryption Standard)	56 бит	Устаревший; слабая защита; исторический интерес
3DES (Triple DES)	168 бит (3 × 56)	Лучше DES; более медленный; выходит из использования
Blowfish	32-448 бит	Быстрый; компактный; для встроенных систем
ChaCha20	256 бит	Современный; быстрый; хорошая криптостойкость

Пример: AES-256 (Advanced Encryption Standard)

• Размер ключа: 256 бит (32 байта)

• Размер блока: 128 бит

• Количество раундов: 14

• Криптостойкость: очень высокая (не взломан)

• Скорость: очень высокая

Асимметричное шифрование (Asymmetric Encryption)

Определение: Асимметричное шифрование (криптография с открытым ключом) — это метод, при котором используются два разных, математически связанных ключа: открытый ключ (Public Key) для шифрования и закрытый ключ (Private Key) для расшифровки.otus+1​

Процесс:

text

Открытый текст + Открытый ключ (Pub) → Алгоритм → Шифротекст

↓

Шифротекст + Закрытый ключ (Priv) → Алгоритм → Открытый текст

Ключи РАЗНЫЕ!

Открытый ключ можно дать кому угодно

Закрытый ключ нужно хранить в секрете

Характеристики асимметричного шифрования:otus+1​

Аспект	Описание
Скорость	Медленно (в 1000+ раз медленнее, чем AES)
Вычислительные затраты	Высокие
Размер ключа	Большой (2048-4096 бит обычно)
Размер шифротекста	Больше исходного (примерно 100+ байт накладки)
Проблема распределения ключа	РЕШЕНА — открытый ключ не нужно скрывать
Масштабируемость	Отличная — один открытый ключ для всех
Использование	Установление безопасного соединения, подписи, сертификаты

Популярные алгоритмы асимметричного шифрования:ssldragon+1​

Алгоритм	Размер ключа	Характеристики
RSA (Rivest-Shamir-Adleman)	2048, 4096 бит	Самый распространённый; основан на факторизации; медленный; надёжный
ECC (Elliptic Curve Cryptography)	256, 384 бит	Более быстрый, чем RSA; меньше ключ; лучше для мобильных
DSA (Digital Signature Algorithm)	1024-3072 бит	В основном для подписей; не для шифрования

Пример: RSA-2048

• Размер ключа: 2048 бит

• Производительность: 1-100 мс на одну операцию

• Криптостойкость: высокая до 2030х годов

• Использование: установление ключей, цифровые подписи