رمزنگاری نامتقارن چیست؟

یکی از قدرتمندترین تکنیک های رمزنگاری طراحی شده توسط انسان، رمزنگاری نامتقارن یا رمزنگاری کلید عمومی است.

این سیستم از یک فرمول ریاضی بسیار پیچیده برای ایجاد یک جفت کلید تشکیل شده است.

این کلید اول کلید خصوصی است.

کلید خصوصی برای استفاده انحصاری سازنده جفت کلید است و برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام ها به روشی کاملا امن استفاده می شود.

کلید دوم، کلید عمومی تماس است.

این کلیدی است که سازنده می تواند به اشخاص ثالث بدهد.

کلید عمومی از کلید خصوصی ایجاد می شود، اما فرآیند معکوس غیرممکن است.

به این ترتیب سازنده کلیدها می تواند این کلید عمومی را با اشخاص ثالث به اشتراک بگذارد و به لطف آن این افراد می توانند اطلاعات رمزگذاری شده ای را برای شما ارسال کنند که تنها با استفاده از کلید خصوصی سازنده قابل دسترسی خواهد بود.

فناوری رمزگذاری نامتقارن توسط رالف مرکل، ویتفیلد دیفی و مارتین هلمن در سال ۱۹۷۶ اختراع شد.

این طرح از کلیدهای خصوصی و عمومی، برقراری ارتباطات کاملاً ایمن را حتی بر روی کانال های ناامن تضمین می کند.

دلیل اینکه در حال حاضر این سیستم رمزنگاری بیشترین استفاده را دارد.

یک مثال واضح ساختارهای عمومی و خصوصی است که امکان ارتباط از طریق اینترنت را فراهم می کند، جایی که از رمزنگاری نامتقارن برای تضمین حریم خصوصی ارتباطات استفاده می شود.

رمزنگاری نامتقارن چگونه کار می کند؟

عملیات سیستم رمزنگاری عمومی شامل یک سری مراحل به خوبی تعریف شده است.

هر یک از آنها تضمین می کنند که سیستم به درستی کار می کند. در اینجا هر یک از آنها را با جزئیات کافی توضیح خواهیم داد:

الگوریتم و منحنی رمزگذاری

ابتدا باید مشخص کنید که کدام الگوریتم رمزگذاری نامتقارن استفاده خواهد شد.

هر الگوریتم ویژگی های منحصر به فردی دارد.

این ویژگی ها مربوط به منحنی بیضی است که الگوریتم برای عملکرد خود از آن استفاده می کند.

در این مرحله، منحنی های بیضوی در نظر گرفته شده برای رمزگذاری نامتقارن متعدد هستند.

حداقل ۲۲ منحنی ثبت شده و به خوبی مطالعه شده است.

به عنوان مثال Curve25519 de Daniel bernsteins به طور گسترده در الگوریتم‌های رمزگذاری فشرده و بسیار کارآمد استفاده می‌شود.

با این حال، در شبکه‌های ارزهای دیجیتال بلاک چین مانند بیت‌کوین، بیشترین منحنی مورد استفاده، secp256k1 است.

این منحنی استاندارد بالفعل امنیت ارزهای دیجیتال است.

تولید کلید

مرحله بعدی تولید کلیدهای خصوصی و عمومی است. اولین موردی که تولید می شود کلید خصوصی است.

برای ایجاد ایمن آن، یک مولد اعداد تصادفی بسیار ایمن و استخری از آنتروپی است.

این دو تضمین می کنند که عدد تصادفی اعمال شده در فرمول ریاضی انتخاب شده واقعا تصادفی است.

این امر امنیت کلید را از ابتدا تضمین می کند.

هنگامی که مولد اعداد تصادفی یک عدد داد، به فرمول انتخاب شده اعمال می شود. سیستم شروع به حل فرمول می کند و از آن عددی بدست می آوریم که کلید خصوصی ما خواهد بود. هنگامی که کلید خصوصی ما تولید شد، چرخه تولید کلید عمومی آغاز می شود.

این چرخه از شماره کلید خصوصی برای پیوند یک طرفه کلید خصوصی با کلید عمومی استفاده می کند.

به این ترتیب، کلید عمومی می تواند محتوای رمزگذاری شده تولید کند که ما می توانیم با کلید خصوصی خود آن را حل کنیم.

با این حال، هیچ چیز و هیچ کس تحت هیچ شرایطی قادر نخواهد بود کلید خصوصی ما را با استفاده از فرآیندی مخالف فاش کند.

هنگامی که این فرآیند تولید به پایان رسید، ما دو کلید خود را برای مرحله بعدی استفاده آماده خواهیم کرد.

انتشار اعتماد

سومین عنصر در عملکرد سیستم های رمزنگاری نامتقارن، انتشار امن کلیدها است.

این به دنبال ایجاد فضاهایی است که امنیت کانال های ارتباطی را تضمین کند.

از جمله این روش ها داریم:

زیرساخت کلید عمومی یا PKI. این زیرساختی است که در آن یک یا چند مرجع صدور گواهینامه وجود دارد.

هر نهاد به سطحی از اعتماد مرتبط است و آن سطح برای اطمینان از صحت کلیدهای عمومی است.

این طرحی است که در اینترنت برای اطمینان از صحت گواهینامه های SSL/TLS در صفحات وب استفاده می شود.

ایجاد یک شبکه اعتماد این ساده ترین و شخصی ترین طرح انتشار کلید موجود است.

مشخص می کند که هر کاربر یک سری مخاطب دارد که کلید عمومی خود را به صورت باز یا خصوصی با آنها به اشتراک می گذارد.

این طرح انتشار به طور گسترده توسط سیستم هایی مانند PGP برای ارسال ایمیل های خصوصی و رمزگذاری شده استفاده می شود.

استفاده از رمزنگاری مبتنی بر هویت این یک سیستم انتشار ساده است که از یک سیستم متمرکز استفاده می کند که کلیدهای ما را مدیریت می کند.

کلیدهای تولید شده مربوط به هویت واقعی یا مجازی است که در اختیار سیستم قرار می دهیم.

استفاده از رمزنگاری مبتنی بر گواهی در این مدل کاربر دارای کلید خصوصی و عمومی است.

کلید عمومی آن را به یک مرجع صدور گواهی ارسال می کند.

این امر با استفاده از رمزنگاری مبتنی بر هویت برای تولید گواهینامه ای که اعتبار داده ها را تضمین می کند، تضمین می شود.

استفاده از رمزارز بدون گواهی این مدل مشابه مدل قبلی است با این تفاوت که کلید خصوصی تولید شده توسط مرجع جزئی است.

کلید خصوصی نهایی به کلید خصوصی جزئی و یک عدد تصادفی محاسبه شده توسط کاربر بستگی دارد.

این امر سطح بالاتری از امنیت را تضمین می کند.

ارسال و دریافت پیام

هنگامی که کلیدهای عمومی را به طور ایمن منتشر کردیم، می توانیم از سیستم برای ارسال و دریافت پیام های ایمن استفاده کنیم.

این طرح ارسال و دریافت به طور کلی به شرح زیر عمل می کند:

خوان پیامی تولید می کند که با استفاده از کلید عمومی ماریا رمزگذاری شده و با کلید خصوصی خوان امضا می شود.

این تضمین می کند که پیام را فقط مری می تواند ببیند و او می تواند تأیید کند که به صراحت از جان می آید.

پیام با امضا و رمزگذاری شده توسط کانال ارتباطی حرکت می کند.

اگر تلاش رهگیری شود بیهوده خواهد بود زیرا هیچ اطلاعاتی از آن قابل خواندن نیست.

هنگامی که پیام به گیرنده خود می رسد، ماریا از کلید خصوصی خود برای رمزگشایی آن استفاده می کند.

در عین حال، می‌توانید از کلید عمومی Juan برای تأیید اینکه پیام واقعاً توسط او ارسال شده است استفاده کنید.

این فرآیند برای ایجاد پاسخ مربوطه تکرار می شود.

همانطور که می بینید، این فرآیند ارتباطی به طور موثر ارتباطات ایمن را در کانال های باز حل می کند.

خراب کردن یا دستکاری پیام ارسال شده با استفاده از رمزنگاری نامتقارن کار ساده ای نیست.

در واقع، یک سیستم رمزگذاری نامتقارن به خوبی ساخته شده، چنین چیزی را عملا غیرممکن می کند.

از این رو استفاده گسترده از آن در اینترنت و بلاک چین است.

همه اینها به منظور ارائه حداکثر امنیت به کاربران.

رمزنگاری متقارن در مقابل نامتقارن

توضیح مقدماتی در مورد تفاوت رمزنگاری متقارن و نامتقارن.

(Rebollo Pedruelo Miguel، دانشگاه پلی تکنیک والنسیا)

استفاده از رمزنگاری نامتقارن در بلاک چین

فناوری بلاک چین از زمان آغاز به کار خود به دنبال راه هایی برای ارائه بیشترین امنیت ممکن بوده است.

در تعقیب چنین سطوح امنیتی، کریپتو نامتقارن نقش بزرگی ایفا کرده است.

استفاده از آن امکان تولید کلیدهای عمومی (آدرس) و خصوصی را فراهم می کند که امکان ایمن سازی، ارسال و دریافت ارزهای دیجیتال را به صورت ایمن فراهم می کند.

در واقع، فناوری بلاک چین ابزاری عالی برای آزمایش و توسعه تکنیک‌های رمزنگاری جدید بوده است.

پیشرفت هایی که نه تنها بر اکوسیستم بلاک چین بلکه به طور کلی بر محاسبات تأثیر مثبت دارد.

نمونه هایی از این، به عنوان مثال، طرح هایی مانند آزمون های دانش صفر (ZKP) یا شرکت های Schnorr هستند.