Как расшифровать сообщение если оно зашифровано асимметричным способом

Что такое асимметричная криптография? Как работает асимметричное шифрование?

Ваши электронные письма и сообщения зашифрованы? Если это так, то, скорее всего, для них была использована асимметричная криптография, которая защищает ваши конфиденциальные данные от посторонних глаз.

Что такое шифрование?
Шифрование — это процесс, где математические формулы (алгоритмы шифрования), применяются для того, чтобы превратить обычный текст в нечитаемый, зашифрованный текст. Для зашифровки или расшифровки данных также необходим набор правил, которые бы указывали на корреляцию между оригинальным и зашифрованным текстом. Они называется ключами шифрования, которые представляют собой просто строку чисел, обычно измеряемых в битах.

Что такое асимметричная криптография?

Это криптография с открытым ключом, которая предназначена для шифрования и дешифрования данных с использованием двух ключей – частного и открытого (публичного). Оба ключа связаны между собой — один из них необходим для того, чтобы шифровать информацию, а другой — расшифровывать.

Публичный ключ необходим для того, чтобы любой, кто хочет отправить вам какие-либо данные, мог применить его для шифрования, в то время как второй ключ — закрытый, вы сможете использовать для расшифровки. Это гарантирует, что один отправитель не сможет прочитать сообщения, отправленные другим отправителем, даже если у них обоих есть публичный ключ получателя. Также почти невозможно узнать, к какому закрытому ключу принадлежит тот или иной открытый ключ.

Открытые ключи должны и обычно совместно используются публично, это вызывает беспокойство — т.к. общий ключ может быть изменен или заменен хакером. Идеального решения для такой проблемы, к сожалению, не существует. Некоторые организации выдают сертификаты, подтверждающие оригинальность открытого ключа. Это, как правило, используется для проверки зашифрованных интернет-соединений и цифровых подписей (например, для HTTPS). Также существуют алгоритмы шифрования, такие как OpenPGP, которые полагаются на децентрализованные системы, где отдельные лица подтверждают оригинальность ключа.

Как работает асимметричное шифрование?

1. Отправитель получает открытый ключ получателя.
2. Отправитель использует ключ для шифрования сообщения.
3. Отправитель передает зашифрованные данные получателю.
4. Получатель использует свой закрытый ключ для расшифровки данных.

Алгоритмы асимметричного шифрования

К популярным алгоритмам с использованием ключей относятся: EIGamal, RSA, DSA, ECC и PKCS. Сегодня RSA — это самый применяемый алгоритм. Его можно найти в протоколах SSL/TLS, которые нужны для установления зашифрованного соединения между вами и веб-сайтами. Ключи RSA, как правило, имеют длину 1024, 2048 или 4096 бит. Правительства и крупные организации в настоящее время переходят к минимальной длине ключа в 2048 бит, т.к. считают, что первые два можно взломать намного быстрее.

ECC также получает все большее признание от экспертов в области кибербезопасности, поскольку может создать быстрый, маленький и эффективный криптографический ключ, взломать который очень сложно.

Для чего используется ключи шифрования:

• Для шифрования вашего интернет-соединения. Асимметричная криптография используется в SSL/TLS, которые помогают сделать ваше HTTPS соединение безопасным.
• Для шифрования сообщений и почты, использующих протоколы OpenPGP или S/MIME.
• Для цифровой подписи файлов и документов. С помощью асимметричной криптографии вы можете подтвердить, был ли файл поврежден или отредактирован во время транспортировки.
• Для завершения криптографических операций. Это гарантирует, что только законные владельцы могут тратить свою крипто-валюту.

Асимметричная и симметричная криптография

Главное отличие между ними в том, что симметричное шифрование применяет одинаковые ключи, а асимметричное — разные. Симметричное шифрование, которое предшествовало асимметричному, представляло собой одну большую проблему безопасности — распределение ключей. Это означает, что любой, кто отслеживает трафик, может перехватить ваши ключи, а затем расшифровать любое зашифрованное соединение. Проблема решилась благодаря инфраструктуре общих ключей, где обеим сторонам не нужно обмениваться ключами сеанса, т.к. ключ получателя расшифровывается только им самим.

Асимметричное шифрование тоже не безупречно. Для шифровки и расшифровки информации требуется больше вычислений и времени, а ключи должны быть очень длинными, чтобы обеспечить безопасность не хуже, чем в симметричном шифровании (например, размер симметричного ключа в 80 бит будет равен RSA 1024-битному ключу). Вот почему некоторые протоколы (например, SSL/TLS) предпочитают использовать сочетание сразу двух.

Алгоритмы, такие как ECC, предназначены для сокращения длины ключа. Например, 160-битный ключ ECC будет эквивалентен 80-битному симметричному ключу. Однако он все еще не так быстр, как симметричная криптография.

Источник

Асимметричное шифрование

Сложное, но очень полезное.

В отличие от симметричного шифрования, в котором всё шифруется и расшифровывается одним и тем же ключом, асимметричное устроено сложнее. В нём уже два ключа, и один из них можно показывать всем.

👉 Если совсем просто: в асимметричном шифровании данные шифруются одним ключом, а расшифровываются другим. Первый ключ можно держать у всех на виду, а вот второй нужно прятать.

👉 Такой подход снимает некоторые вопросы безопасности в интернете: ведь невозможно вообще не передавать никому никакие ключи. Вот асимметричное шифрование помогает с этим: часть ключей можно безопасно пересылать, это не нарушит секретности.

Принцип работы

Асимметричное шифрование основано на парах чисел. Одно из этих чисел — открытый ключ, который доступен всем. С помощью этого числа кто угодно может зашифровать сообщение. Но расшифровать его с помощью этого же числа не получится.

Для расшифровки берут второе число — закрытый ключ. Он должен быть секретным.

Это не могут быть два случайных ключа. Открытый и закрытый ключ всегда связаны между собой алгоритмом, который их выдаёт. Смысл в том, что внутри этого алгоритма есть третье, тоже секретное, число, которое связано с обоими ключами.

Самый простой способ установить такую связь — взять два больших простых числа и перемножить их. Мы получим ещё большее число, которое и будет лежать в основе нашего алгоритма. А внутри этого алгоритма будет такая математика, которая зависит от разложения чисел на множители. Если мы не знаем ни одно из первоначальных простых чисел, то разложить на множители такое огромное число будет очень сложной задачей.

Пример: алгоритм RSA-2048

Все асимметричные алгоритмы делятся по виду математической задачи, на которой строится шифр. Задача должна быть сложной не для человека, а с точки зрения математики — той, которую сложно решить даже с мощным компьютером.

Разложение большого числа на множители, которое лежит в основе алгоритма RSA, — несложная задача, если таких множителей всего два. Например, если взять число 45, то оно легко раскладывается на множители так:

45 делится на 2? Нет.

45 делится на 3? Да, получается 15.

15 делится на 2? Нет.

15 делится на 3? Да, получается 5.

5 делится на 2, 3 или 4? Нет, остаётся только само число 5.

Получается 45 = 5 × 3 × 3.

Если мы возьмём число 474 689, то таких проверок и действий нам нужно будет выполнить ровно 479, потому что 474 689 = 479 × 991. Для человека это уже сложнее, но компьютер это сделает так же быстро, как и в случае с числом 45.

А вот для числа из 617 знаков — именно столько применяется в алгоритме RSA-2048 — потребуется сотни лет машинных вычислений, чтобы разложить его на два множителя.

Плюсы и минусы асимметричного шифрования

Плюс таких алгоритмов в том, что для передачи зашифрованных сообщений можно использовать открытый канал связи. Даже если злоумышленник перехватит сообщение, он не сможет прочитать его без секретного ключа. Но чтобы всё было именно так, нужно, чтобы ключ был достаточно длинный — 1024 бит и выше.

Минус асимметричного шифрования очевиден — оно работает только в одну сторону. Чтобы такое общение было двусторонним, каждый должен предоставить другому свой открытый ключ.

Применение

Асимметричное шифрование применяют в двух случаях:

1. Когда нужно установить защищённый канал связи в интернете. Мы знаем, что изначально наши данные может перехватить кто угодно, поэтому нам нужно обмениваться только теми ключами, которые можно показывать другим.
2. Для создания цифровых подписей и сертификатов. Это позволяет проверять подлинность цифровых документов, а также убедиться, что его отправил именно владелец сертификата.

Что дальше

Криптография и шифрование — слишком большая тема, чтобы рассказать о ней в паре статей. Скоро будет объяснение, как мессенджеры устанавливают защищённое соединение для чатов и как работает цифровая подпись. А потом поговорим про взломы и криптостойкость.

Источник

Асимметричное шифрование на практике

Приветствую вас, хабравчане!

Проблемы безопасности — это слабое место большинства из нас. Всем нам неприятно сталкиваться и тем более терять что—то ценное из—за случайного клика мышью. И именно поэтому я решила поделиться найденными материалами с вами.

В стремлении развеять наиболее часто задаваемый вопрос — почему будут атаковать меня? Кому я нужен? — мы начнем статью именно с него.

Нужно учитывать, что атаковать вас может не только человек. Это может делать, например, бот.
Каждый из нас подключен к интернет провайдеру. А на него, скорее всего, происходят атаки буквально каждый день. Замечали у себя на почте раздел «спам»? В каждом таком письме потенциально есть фишинговая атака. Это атака не персонально на вас. Это масштабная атака, ориентированная на широкий круг лиц. Мы потенциально жертвы.

Чаще всего их цель — деньги. Как они могут их получить?

Например, использовать ваш компьютер в качестве web сервера, красть ваш контент, производить email атаки, деятельность в ботнете, кража аккаунтов, атаки с целью вымогательства. Да и email аккаунт — потенциально важная вещь, потому что все мы достаточно часто используем один и тот же пароль на нескольких сервисах.

Время дорого, и мы хотим тратить как можно меньше времени на вопросы, связанные с безопасностью.

И поэтому первое, что нужно сделать — это ответить для себя на несколько вопросов:

• В каких файлах хранятся наиболее важные данные?
• Какие аккаунты в соц сетях вы не можете потерять?
• Что может причинить наибольший вред?
• А что может ударить по вашей репутации?

Ну, например, кража ноутбука. Да, это больно и печально. Но как это может угрожать вам?
Это может быть потеря данных для входа в соц сети. Это может быть конфиденциальная информация, полученная во время работы. А может это личные фотографии.

Окей, мы определились с тем, что нам необходимо защитить. Следующий шаг — выбор метода защиты.

Да, разумеется, в мире существует множество атак и защититься от всех просто невозможно.
Поэтому мы рассмотрим один из наиболее эффективных инструментов — шифрование.

Что такое шифрование?

Чтобы сделать правильный выбор в области безопасности, вам нужно понимать, что такое шифрование. Не обязательно знать хардкорную математику. Достаточно понять на базовом уровне. Это один из лучших и незаменимых инструментов в нашем арсенале.

Шифрование — это метод преобразования данных, пригодных для чтения человеком, в форму, которую человек не сможет прочитать. За счет этого данные остаются конфиденциальными и приватными.

Дешифрование — обратная операция. Преобразование нечитаемых данных в читаемые.

Окей, где это применяется? На самом деле во многих местах. Например, обращали внимание на протокол «https»? Именно за счет него ваши данные не может перехватить 3-й человек во время вашего лазания в интернете. Объясню подробнее. Вы заходите на сайт «www.google.com», делаете любой запрос. При этом все данные, которые необходимы для отображения выдачи результатов, передаются с помощью протокола «https». А значит, если какой-либо человек решит просмотреть данные о вашем трафике (атака Man In the Middle), то он увидит лишь то, что вы зашли на Google. В придачу он получит множество зашифрованных пакетов. То есть можно сказать, что он не получит ничего.

Но вернемся к базовой теории. В процессе шифрования участвуют 2 основных компонента — алгоритм и ключ.

Алгоритм — это в каком-то смысле замок, который позволяет хранить ваши данные в тайне. За счет него происходит преобразование текста.

Ключ — это, уж простите за тавтологию, ключ от замка. Кусочек уникальных данных, с помощью которых происходит преобразование текста

Хм, хорошо. Едем дальше. Слегка повысим напряжение.

Виды шифрования

Как еще мы можем использовать шифрование в своих, корыстных целях? Для простоты понимания мы рассмотрим шифрование архива. При архивации во многих архиваторах присутствует возможность установить пароль. При этом архиватор использует какой-либо алгоритм для шифрования. И чаще всего это симметричный алгоритм.

Симметричное шифрование

Симметричный алгоритм шифрования — алгоритм, при котором для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ. Ярким и, в то же простым примером, будет шифр Цезаря.

Вся работа этого алгоритма заключается в том, чтобы изменить символ на другой с определенным шагом.

Например, при смещении в 5 символов, символ, который стоит на первой позиции заменить на символ 6 позиции и так далее.

Наиболее стойким на данный момент считается алгоритм AES (Advanced Encryption Standard).
Стоит упомянуть еще один момент — мощность пароля. Мощность пароля измеряется в битах. Одним из наиболее распространенных решений является 128 или 256 бит. Это то количество бит, которое будет выделено для пароля. Так же это число означает количество паролей, которое вы можете получить при данном алгоритме шифрования. Но чем больше длина ключа, тем медленнее протекает процесс шифрования или дешифрования.

Но чаще всего используется асимметричное шифрование

И так, мы зашифровали письмо, но как его отправить нашему другу? Отправлять в соц. сетях или текстовым сообщением — не самая лучшая затея. Как и говорить его по телефону.

И это приводит нас к новому типу шифрования.

В ассиметричном шифровании используется 2 ключа — открытый и закрытый(тайный).
Открытый ключ для шифрования, закрытый — для дешифрования.

Какие алгоритмы позволяют пользоваться этой технологией?

• Rivest—Shamir—Adleman (RSA) (наиболее распространенный)
• Elliptic curve cryptosystem (ECC)
• Diffie—Hellman (DH)
• El Gamal

Плюсы ассиметричных алгоритмов:

• можно свободно делиться открытым ключом и любой может отправить тебе тайное сообщение.

Минусы:

Так как во мне есть жилка программиста, а также любовь к математике, то я просто не могу не рассказать о том, как все работает «под капотом»

Рассмотрим на примере алгоритма RSA.

Первое, что нам необходимо сделать — сгенерировать открытый и закрытый ключи. Последовательность действий примерно такая:

1) Мы выбираем два простых числа. Желательно, чтобы они были достаточно близкими

2) Вычисляем их произведение, а также функцию Эйлера

n = p * s
f = (p — 1) * (s — 1)

3) Теперь наиболее затратная по времени часть — выбор экспоненты и произвольного коэффициента.

Дело в том, что при выбранных коэффициентах значение «d» должно быть целым. «d» — необходимая составляющая алгоритма

e = 5
k = 9
d = (k * f + 1)/e

Теперь наш открытый ключ (для шифрования сообщения) состоит из значений переменных «e» и «n», а закрытый ключ (для дешифрования) из значений «d» и «n».
То есть в нашем случае…

Тогда шифрование сообщения происходит по формуле: crypt = m^e%n.
А дешифрование: decrypt = crypt^d%n.

Ну и с точки зрения программиста, мы можем использовать эту информацию следующим образом:

1. Создать массив соответствий символу и его коду (например, ASCII код)
2. Применить алгоритм для каждого символа, создавая массив преобразованных значений
3. Перевести полученный массив обратно в строковый вид
4. Profit!

Как можно использовать асимметричное шифрование для своих целей?

Теперь, зная теорию, плюсы и минусы алгоритма, а также для чего вообще нужно им пользоваться, мы можем говорить о практическом применении.

Среди всех найденных программ, наиболее удобной мне показалась gpg4usb.

Данная программа использует PGP шифрование. Почему я рекомендую использовать именно его?

Все просто. Этот тип шифрования до сих пор еще не удалось взломать. Никому. Так что пользуйтесь.

Пользоваться программой достаточно просто. Нужно лишь знать куда нажимать.
И именно об этом сейчас пойдет речь.

Первое, что необходимо сделать — скачать программу. Вы можете это сделать по ссылке:
ссылка.

Скажу сразу — эта программа кросс—платформенная. То есть вы можете использовать ее как на Windows, так и на Linux.

Второе — это создание пары ключей шифрования.

Это можно сделать, выполнив следующую последовательность действий:

1) Переходим в раздел «Менеджер ключей»

2) Выбираем в верхней панели «Ключ», затем «Генерировать ключ»

Должно выглядеть примерно так:

3) Заполняем необходимые поля. Предупрежу сразу — пароль лучше куда-нибудь записать (или запомнить), потому что он понадобится в последующем для дешифрования сообщения.

Теперь ключ создан, и мы можем приступать непосредственно к шифрованию.

На главном экране присутствует текстовое поле — это наш плацдарм для создания сообщений. В правой боковой панели помечаем галочкой свой ключ.

Введя сообщение в поле, смело нажимаем в верхней панели «Зашифровать».

Поздравляю, вы умеете шифровать сообщения.

Дешифровка происходит аналогично, разве что вместо «Зашифровать» вы пользуетесь кнопкой «Расшифровать».

А теперь момент, который пол часа выносил мне мозг: как передать ключ другу?
Да, мы настроили систему шифрования, и она работает, да, мы можем передать другу открытый ключ и не бояться, что сообщение будет прочитано. Но где его взять?

Как оказалось, все достаточно просто. В окне, в котором мы создавали ключи для шифрования, мы помечаем галочкой нужный ключ и в верхней панели выбираем «Экспорт в файл». Мы получили открытый ключ и можем передавать кому угодно, чтобы получать от него зашифрованные сообщения, которые можем прочитать только мы.

Так, а теперь я хочу получить закрытый ключ (а вдруг буду работать с другого компьютера? Ведь ключи хранятся локально).

Чтобы решить эту задачу, мы вновь возвращаемся на главный экран, в правой боковой панели нажимаем правой кнопкой мыши на нужный ключ и выбираем «Показать свойства ключа». А в открывшемся окне выбираем «Экспортировать Секретный ключ».

Готово, теперь у вас «на руках» открытый и закрытый ключи шифрования, которыми вы можете распоряжаться по своему усмотрению.

Ну и в завершении статьи хочу поделиться полезной методикой: моделирование угроз и оценка рисков.

Первое, что нужно понять — нельзя обеспечить 100% безопасность, как и свести все риски к нулю. Нельзя получить 100% анонимность. Нельзя получить 100% безопасность (разве что не использовать телефон и ПК).

Используя интернет мы так или иначе принимаем риски. Он дает нам шанс расширить свои возможности, но при этом есть риск потери наших данных. Поэтому безопасность — это балансирование между удобством, расширением знаний, комфортом и сохранением уже определенных, важных для нас данных.

Мы должны использовать риск—ориентированный подход.

Риск = уязвимость * угрозы * последствия

Например, кража ноутбука. Что мы можем сделать? Зашифровать весь диск, добавить дополнительные этапы авторизации.

Для обеспечения качественной защиты нужно пройти несколько этапов:

1. Выбираем
2. Настраиваем
3. Оцениваем. Проверяем, что диск зашифрован полностью
4. Контролируем. Проверка обновлений систем безопасности

Источник