קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי, המכונה גם קריפטוגרפיה א-סימטרית, היא תפיסה בסיסית בתחום אבטחת הסייבר שצמחה עקב סוגיית הפצת המפתחות בהצפנת מפתח פרטי (הצפנה סימטרית). בעוד שחלוקת המפתחות היא אכן בעיה משמעותית בקריפטוגרפיה סימטרית קלאסית, קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי הציעה דרך לפתור בעיה זו, אך בנוסף הציגה גישה מגוונת יותר שניתן להתמודד עם אתגרי אבטחה שונים.
אחד היתרונות העיקריים של הצפנת מפתח ציבורי הוא יכולתה לספק ערוצי תקשורת מאובטחים ללא צורך במפתחות משותפים מראש. בהצפנה סימטרית מסורתית, גם השולח וגם המקבל חייבים להחזיק מפתח סודי משותף להצפנה ולפענוח. הפצה וניהול של מפתחות סודיים אלה בצורה מאובטחת יכולה להיות משימה מסורבלת, במיוחד במערכות בקנה מידה גדול. קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי מבטלת את האתגר הזה על ידי שימוש בזוג מפתחות: מפתח ציבורי להצפנה ומפתח פרטי לפענוח.
מערכת ההצפנה RSA, אחד מאלגוריתמי ההצפנה של המפתח הציבורי הנפוצים ביותר, מדגימה את הרבגוניות של הצפנת מפתח ציבורי. ב-RSA, אבטחת המערכת מסתמכת על הקושי החישובי של הפקת מספרים שלמים גדולים. המפתח הציבורי, אשר זמין לכל אחד, מורכב משני מרכיבים: המודולוס (n) והמעריך הציבורי (e). המפתח הפרטי, הידוע רק לנמען, כולל את המודולוס (n) ואת המעריך הפרטי (d). על ידי מינוף המאפיינים של אריתמטיקה מודולרית ותורת המספרים, RSA מאפשר תקשורת מאובטחת על פני ערוצים לא מאובטחים.
מלבד הפצת מפתחות, הצפנת מפתח ציבורי משרתת מספר מטרות חיוניות נוספות באבטחת סייבר. חתימות דיגיטליות, למשל, הן יישום מכריע של קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי המאפשר לגופים לאמת את שלמותם ומקורם של הודעות דיגיטליות. על ידי חתימה על הודעה עם המפתח הפרטי שלו, השולח יכול לספק הוכחה בלתי ניתנת להפרכה של מחבר, אי-הכחשה ושלמות הנתונים. הנמען יכול לאמת את החתימה באמצעות המפתח הציבורי של השולח, ולוודא שלא טופלה בהודעה במהלך המעבר.
יתר על כן, קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי ממלאת תפקיד חיוני בפרוטוקולי החלפת מפתחות, כגון החלפת מפתחות דיפי-הלמן. פרוטוקול זה מאפשר לשני צדדים ליצור מפתח סודי משותף בערוץ לא מאובטח ללא צורך במפתחות משותפים מראש. על ידי מינוף המאפיינים של אקספוננציה מודולרית, דיפי-הלמן מבטיח שגם אם צוותת מיירט את התקשורת, הם לא יכולים לגזור את המפתח המשותף מבלי לפתור בעיה קשה מבחינה חישובית.
בנוסף לתקשורת מאובטחת והחלפת מפתחות, קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי עומדת בבסיס מנגנוני אבטחת סייבר שונים אחרים, כולל אישורים דיגיטליים, פרוטוקולי שכבת שקעים מאובטחים (SSL) ותקשורת מעטפת מאובטחת (SSH). יישומים אלה מדגימים את הרבגוניות והחשיבות של קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי בפרקטיקות אבטחת סייבר מודרניות.
בעוד שהפצת מפתחות היא אתגר משמעותי בקריפטוגרפיה קלאסית, קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי מציעה פתרון מקיף יותר המשתרע מעבר לנושא הספציפי הזה. על ידי הפעלת תקשורת מאובטחת, חתימות דיגיטליות, החלפת מפתחות ומגוון יישומי אבטחת סייבר אחרים, קריפטוגרפיה של מפתח ציבורי ממלאת תפקיד קריטי בהבטחת הסודיות, היושרה והאותנטיות של מידע דיגיטלי.
שאלות ותשובות אחרונות אחרות בנושא יסודות הקריפטוגרפיה הקלאסית של EITC/IS/CCF:
- האם מערכת ה-GSM מיישמת את צופן הזרם שלה באמצעות אוגרי משוב ליניאריים?
- האם צופן Rijndael זכה בשיחת תחרות של NIST להפוך למערכת ההצפנה AES?
- מהי התקפת כוח אכזרי?
- האם נוכל לדעת כמה פולינומים בלתי ניתנים לצמצום קיימים עבור GF(2^m) ?
- האם שתי כניסות שונות x1, x2 יכולות לייצר את אותו פלט y בתקן הצפנת נתונים (DES)?
- מדוע ב-FF GF(8) פולינום בלתי ניתן לצמצום עצמו אינו שייך לאותו שדה?
- בשלב של S-boxes ב-DES מאחר שאנו מצמצמים קטע של הודעה ב-50% האם יש ערובה שלא נאבד נתונים וההודעה נשארת ניתנת לשחזור/פענוח?
- האם עם התקפה על LFSR בודד אפשר להיתקל בשילוב של חלק מוצפן ומפוענח מהשידור באורך 2m שממנו לא ניתן לבנות מערכת משוואות ליניאריות פתירות?
- במקרה של התקפה על LFSR בודד, אם תוקפים קולטים 2m ביטים מאמצע השידור (הודעה) האם הם עדיין יכולים לחשב את התצורה של ה-LSFR (ערכי p) והאם הם יכולים לפענח בכיוון אחורה?
- עד כמה TRNGs אקראיים באמת מבוססים על תהליכים פיזיקליים אקראיים?
צפה בשאלות ותשובות נוספות ב-EITC/IS/CCF Basic Cryptography Classical Fundamentals