Simmetrik va ochiq kalitli (nosimmetrik) kriptotizimlar
Kriptotizim — shifrlash va ochish algoritmlari, ularda ishlatiladigan kalitlar, kalitlarni boshqarish tizimi hamda ochiq va shifrlangan matnlarning o'zaro bog'langan majmuasi. Barcha kriptotizimlar ikki katta oilaga bo'linadi.
Simmetrik — oddiy qulfli quti: bitta kalit bilan yopasiz va o'sha kalit bilan ochasiz. Do'stingizga quti yubormoqchi bo'lsangiz, unga kalitning nusxasini ham qandaydir yo'l bilan yetkazishingiz kerak — mana muammo!
Nosimmetrik — «osma qulf» (zamok): do'stingiz sizga ochiq holdagi qulfini yuboradi. Siz qutini shu qulf bilan «chiq» etib yopasiz — buning uchun kalit kerak emas. Endi qutini faqat do'stingiz, o'zidagi yagona kalit bilan ocha oladi. Ochiq qulf — ochiq kalit, do'stingizdagi kalit — yopiq kalit.
Simmetrik kriptotizimlar
Kalit aloqaning ikkala tomoni uchun bir xil, maxfiy va ulardan boshqa hech kimga oshkor bo'lmasligi shart. Tizim xavfsizligi asosan shu yagona maxfiy kalitning himoyasiga bog'liq.
Simmetrik algoritmlar kompyuterdagi axborotni himoyalash zarurati tufayli davlat standarti maqomiga ko'tarildi: AQShda DES (1977), keyin AES (Rijndael, 2000-yilda tanlangan, 2001-yilda standart); Rossiyada GOST 28147-89; O'zbekistonda O'z DSt 1105:2009. Ularning asosida bitlarni aralashtirish, o'rniga qo'yish, o'rin almashtirish va modul bo'yicha qo'shish amallari yotadi.
Maxfiy kalitni yetkazish uchun maxfiy kanal kerak, maxfiy kanalni hosil qilish uchun esa maxfiy kalit kerak. Kalit tez-tez almashtirilsa (eng yuqori xavfsizlik uchun har bir xabarga alohida kalit), bu muammo doimo ko'ndalang turadi. Bundan tashqari, kalitni olgan kishi haqiqatan ham vakolatli shaxsmi yoki tajovuzkormi — autentifikatsiya muammosi ham mavjud.
Nosimmetrik (ochiq kalitli) kriptotizimlar
Har bir ishtirokchida o'zaro matematik bog'langan ikki kalit bor: hammaga e'lon qilinadigan ochiq kalit va faqat egasi biladigan yopiq kalit. Biridan ikkinchisini amalda hisoblab topib bo'lmaydi.
- Maxfiylik uchun: qabul qiluvchining ochiq kaliti bilan shifrlanadi, faqat uning yopiq kaliti bilan ochiladi.
- Raqamli imzo uchun: aksincha — yuboruvchi o'z yopiq kaliti bilan imzolaydi, hamma uning ochiq kaliti bilan tekshira oladi.
Ming yillar davomida «shifrlash uchun ikkala tomon bir xil sirni bilishi shart» deb hisoblangan. 1976 yilda Stenford universitetida Uitfild Diffi va Martin Xellman «Kriptografiyada yangi yo'nalishlar» maqolasida bu aksiomani buzdi: ochiq kanalda sir almashmasdan maxfiy aloqa o'rnatish mumkin! Ulardan mustaqil ravishda Ralf Merkl ham shu g'oyaga kelgan. 1977 yilda MIT olimlari Rivest, Shamir va Adleman birinchi amaliy ochiq kalitli tizim — RSAni yaratdi. Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, Britaniya razvedkasi (GCHQ) xodimlari J. Ellis, K. Koks va M. Uilyamson bu g'oyalarga 1970–74 yillarda kelgan, lekin ish 1997 yilgacha maxfiy saqlangan.
Ochiq kalitli tizimlarning matematik asosida bir tomonlama funksiyalar yotadi: x dan y = f(x) ni hisoblash oson, y dan x ni topish esa amalda imkonsiz. Masalan, ikki tub sonni ko'paytirish oson (37·41 = 1517), lekin 1517 ni ko'paytuvchilarga ajratish qiyinroq — 600 xonali son uchun esa imkonsiz. «Yashirin yo'lli» (trapdoor) funksiyalarda maxsus sir (masalan, p va q) ma'lum bo'lsa, teskari hisoblash osonlashadi.
Taqqoslash
| Mezon | Simmetrik | Nosimmetrik |
|---|---|---|
| Kalitlar soni | 1 ta umumiy maxfiy kalit | 2 ta: ochiq + yopiq |
| Tezlik | Juda tez (GB/s) | Yuzlab marta sekinroq |
| Kalit uzunligi | 128–256 bit | 2048–4096 bit (RSA), 256 bit (ECC) |
| N foydalanuvchi uchun kalitlar | N(N−1)/2 | 2N |
| Kalit tarqatish | Maxfiy kanal kerak | Ochiq kalitni e'lon qilish kifoya |
| Raqamli imzo | Imkonsiz | Mumkin |
| Misollar | AES, DES, GOST 28147-89, Sezar, Vijiner | RSA, ElGamal, Rabin, ECC, Ryukzak |
Ikkalasi ham, birgalikda! Bu gibrid shifrlash deb ataladi: tasodifiy seans kaliti yaratiladi, xabar u bilan tez simmetrik algoritmda (AES) shifrlanadi, seans kalitining o'zi esa sekin, lekin kalit tarqatish muammosini hal qiluvchi nosimmetrik algoritmda (RSA) shifrlanadi. Brauzeringiz har bir HTTPS saytga ulanganda aynan shunday qiladi.