Co to jest kryptografia?

Kryptografia je štúdium a aplikácia posielania bezpečných šifrovaných správ medzi dvoma alebo viacerými osobami. Kryptografia umožňuje, aby boli transakcie v digitálnej mene pseudonymné, bezpečné a “nedôveryhodné”, bez potreby banky alebo iného sprostredkovateľa.

Názov “minca” pochádza z gréckeho koreňa slova “tajomstvo”. Ide o veľmi široký pojem, ktorý zahŕňa mnoho foriem digitálnych peňazí. Kryptografia, ako štúdium a prax posielania bezpečných, zašifrovaných správ alebo údajov medzi dvoma alebo viacerými stranami, je to, o čom sú kryptomeny. Odosielateľ správu zašifruje a ukryje jej obsah pred tretími stranami. Príjemca správu dešifruje a môže si pozrieť jej obsah.

Kryptomenové transakcie sú pomocou kryptografických prostriedkov anonymné, bezpečné a “nedôveryhodné”. Uprostred transakcie je vláda alebo akákoľvek iná tretia strana. A pokiaľ ide o digitálne peniaze, kryptografia nie je len dôležitá; naše počítače a siete neustále šifrujú a dešifrujú údaje od všetkého, čo robíte na Googli, až po každý e-mail, ktorý pošlete.

Prečo je kryptografia taká dôležitá?

Kryptomeny sú založené na zložitej matematike. Satoshi Nakamoto, čo je pseudonym neznámej osoby alebo skupiny osôb, vymyslel Bitcoin v roku 2009 ako oficiálny dokument zverejnený na kryptografickej webovej stránke.

Problém dvojitého míňania bol najťažším problémom, ktorý Satoshi Nakamoto riešil. Keďže Bitcoin je len súbor kódu, čo bráni niekomu vytvoriť a minúť viacero kópií svojich peňazí? Nakamotov prístup bol založený na šifrovaní verejným a súkromným kľúčom, čo je dobre známa metóda šifrovania. Kto vynašiel šifrovanie?

Používanie šifrovania pomocou verejného a súkromného kľúča, ako je to v Bitcoine (ako aj v Ethereu a iných kryptomenách), umožňuje cudzím osobám vykonávať bezpečné transakcie bez potreby “dôveryhodného sprostredkovateľa”, ako je banka alebo PayPal.

Aký je rozdiel medzi šifrovaním verejným a súkromným kľúčom?

Všetci používatelia majú súkromný kľúč (v podstate veľmi silné heslo), z ktorého sieť Bitcoin generuje prepojený verejný kľúč. Svoj verejný kľúč môžete slobodne zdieľať s kýmkoľvek; v skutočnosti je to všetko, čo ktokoľvek potrebuje na to, aby vám mohol poslať bitcoiny. Na prístup k týmto prostriedkom však budete potrebovať tajný kľúč.

Sieť peer-to-peer, ktorá používa kryptografické techniky na overovanie transakcií, je súčasťou príťažlivosti Bitcoinu.

Pomocou postupu známeho ako “hashovanie” sa váš verejný kľúč vygeneruje z vášho súkromného kľúča vykonaním operácie na reťazci údajov. Tento postup je veľmi ťažké zvrátiť, takže nikto nemôže uhádnuť váš súkromný kľúč z vášho verejného kľúča.

Vaše bitcoiny si môžete ponechať, kým máte svoj súkromný kľúč, pretože váš verejný a súkromný kľúč sú prepojené.

Absencia sprostredkovateľa má niekoľko dôsledkov. Jedným z nich je, že bitcoinové transakcie sú nezvratné (pretože neexistuje žiadna spoločnosť, ktorá by vás kontaktovala v prípade chyby). To však nie je nedostatok, skôr výhoda: trvalé transakcie sú nevyhnutné na riešenie problému dvojitého míňania.

Zvyšok riešenia tvorí bitcoinový blockchain, čo je masívna decentralizovaná účtovná kniha (predstavte si bankové súvahy), ktorá dokumentuje každú transakciu a je neustále overovaná a aktualizovaná všetkými strojmi v sieti.

Techniky kryptografie

Kryptografia je odvetvie matematiky, ktoré sa zaoberá štúdiom a používaním kódov, často nazývaných šifry. Zahŕňa metódy, ako sú mikrotečky, spájanie slov s obrázkami a iné spôsoby, ako zakryť údaje pri ukladaní alebo prenose.

V dnešnom svete ovládanom počítačmi sa však kryptografia najčastejšie zaoberá šifrovaním otvoreného textu (plain text) na zašifrovaný text (proces sa nazýva šifrovanie) a potom späť (tzv. dešifrovanie). Kryptografi sú tí, ktorí sa venujú tejto disciplíne.

Nasledujú štyri účely súčasnej kryptografie:

• Ochrana osobných údajov. Poznatky nemôžu pochopiť tí, ktorí ich nemali prijať.
• Integrita. Informácie sa nemôžu zmeniť počas prenosu alebo ukladania bez toho, aby boli zistené.
• Neodvolateľnosť. Pôvodca/odosielateľ informácie nemôže neskôr poprieť svoj úmysel vytvoriť alebo odoslať informáciu.
• Overovanie. Odosielateľ a príjemca si môžu navzájom overiť svoju totožnosť, ako aj pôvod/príjemcu informácie.

Kryptosystémy sú postupy a protokoly, ktoré spĺňajú aspoň niektoré z vyššie uvedených požiadaviek. Kryptosystémy sa často považujú za výlučne matematické postupy a počítačové programy; zahŕňajú však aj reguláciu ľudského správania, ako napríklad stanovenie zložitých hesiel, vypnutie nepoužiteľných systémov a odmietnutie prezradenia tajných metód cudzím osobám.

Vlastné alebo patentované algoritmy

Kryptosystémy využívajú rôzne metódy známe ako kryptografické algoritmy alebo šifry na šifrovanie a dešifrovanie údajov s cieľom zabezpečiť komunikáciu v počítačovej sieti, zariadení a aplikáciách.

Jeden algoritmus šifruje, iný overuje správy a ďalší prenáša kľúče v súbore šifier. Tento postup, ktorý je súčasťou protokolov a je zapísaný v počítačovom softvéri, ktorý beží v operačných systémoch (OS) a sieťových počítačových systémoch, zahŕňa tieto kroky:

• Na šifrovanie/dešifrovanie údajov sa vyžaduje generovanie verejného a súkromného kľúča.
• Digitálne podpisovanie a overovanie správ
• výmena kľúčov.

Kryptografia má tri hlavné typy

Bloková šifra, známa aj ako šifrovací algoritmus s pevnou dĺžkou, sa používa na šifrovanie údajov (šifrovanie) a ich dešifrovanie pomocou tajného kľúča, ktorý vytvoril tvorca/odosielateľ na šifrovanie údajov (šifrovanie) a príjemca na ich dešifrovanie. Jedným z príkladov kryptografie so symetrickým kľúčom je Advanced Encryption Standard ( šifrovanie aes ).

Šifrovanie Advanced Encryption Standard (aes) je federálny štandard spracovania informácií schválený inštitútom NIST (FIPS 197) na ochranu citlivých údajov. Tento štandard je schválený vládou Spojených štátov a široko sa používa v komerčnom sektore.

Vláda USA požehnala používanie AES na citlivé údaje v júni 2003. Je to voľne dostupná špecifikácia, ktorá je implementovaná v softvéri aj hardvéri na celom svete. šifrovanie AES je náhrada štandardu DES ( Data Encryption Standard ) a DES3. Aby sa zabránilo útokom hrubou silou a iným bezpečnostným problémom, používa dlhšie kľúče – 128, 192 alebo 256 bitov.

Tento obrázok porovnáva symetrické a asymetrické šifrovanie.

Symetrická kryptografia používa jeden kľúč, zatiaľ čo asymetrická kryptografia používa na šifrovanie a dešifrovanie údajov dvojicu kľúčov.

Pri šifrovacích algoritmoch s verejným kľúčom sa vyžaduje dvojica kľúčov: verejný kľúč, ktorý sa používa na šifrovanie správ, a súkromný kľúč, ktorý je známy len odosielateľovi (pokiaľ ho nezdieľa alebo sa tak nerozhodne) a môže sa použiť na dešifrovanie.

Nasledujú niektoré príklady kryptografie s verejným kľúčom:

• RSA , ktorý sa bežne používa na internete.
• Algoritmus digitálneho podpisu eliptickou krivkou (ECDSA), ktorý používajú Bitcoiny
• Algoritmus digitálneho podpisu (DSA), ktorý NIST uznáva ako federálny štandard spracovania informácií pre digitálne podpisy v norme FIPS 186-4, je jedným z troch algoritmov podporovaných Bitcoinom.

Diffie-Hellmanova výmena kľúčov

Na mapovanie údajov na pevnú veľkosť sa v kryptografii používajú hašovacie funkcie, ktoré pomocou deterministického výstupu zo vstupnej hodnoty preložia údaje na určitú veľkosť, aby sa zachovala integrita údajov. Schéma SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) je jedným z najpopulárnejších typov kryptografických hashovacích funkcií.

Otázky kryptografie

Bezpečnosť komunikácie prostredníctvom kryptografie ohrozujú aj útočníci, ktorí môžu obísť šifrovanie, preniknúť do počítačov, ktoré majú na starosti šifrovanie a dešifrovanie údajov, a používať zlé implementácie, napríklad používať predvolené kľúče. Na druhej strane kryptografia sťažuje útočníkom prístup k zašifrovaným správam a údajom.

NIST pracuje na nových normách kryptografie s verejným kľúčom, aby sa pripravil na nástup kvantovej výpočtovej techniky, ktorá by ohrozila súčasné kryptografické šifrovacie metódy. V roku 2016 NIST vyhlásil výzvu na predloženie dokumentov z matematickej a vedeckej komunity, ktorá sa usilovala o vypracovanie nových štandardov kryptografie s verejným kľúčom z dôvodu rastúcich obáv z výpočtovej sily kvantových počítačov, ktoré by mohli prelomiť súčasné šifrovacie metódy.

Kvantové počítače na rozdiel od bežných počítačov využívajú kvantové bity (qubity), ktoré môžu reprezentovať 0 aj 1, čo umožňuje vykonávať dve úlohy súčasne. Podľa NIST sa síce v najbližšom desaťročí nepodarí zostrojiť veľký kvantový počítač, ale súčasná infraštruktúra si vyžaduje štandardizáciu dobre známych a zrozumiteľných algoritmov pre kryptografiu s verejným kľúčom, ktoré sú odolné voči útokom kvantových počítačov.