Сравнительный анализ ассиметричных систем шифрования

Симметричные криптосистемы, рассмотренные ранее, несмотря на множество преимуществ, обладают серьезным недостатком. Связан он с ситуацией, когда общение между собой производят большое количество людей. В этом случае для каждой пары, переписывающейся между собой, необходимо создавать свой секретный симметричный ключ. Это в итоге приводит к существованию в системе из N пользователей N2/2 ключей.

Кроме того, при нарушении конфиденциальности какой-либо рабочей станции злоумышленник получает доступ ко всем ключам этого пользователя и может отправлять сообщения от его имени всем абонентам.

Своеобразным решением этой проблемы явилось появление асимметричной криптографии. Асимметричная криптография изначально задумана как средство передачи сообщений от одного объекта к другому (а не для конфиденциального хранения информации, которое обеспечивают только симметричные алгоритмы).

Основная идея асимметричных криптоалгоритмов состоит в том, что для шифрования сообщения используется один ключ, а при дешифровании — другой. Этот подход представлен на рисунке 7.

Здесь K — пространство ключей, а е и d — ключи шифрования и расшифрования соответственно. E — функция шифрования для произвольного ключа e, а D — функция расшифрования для произвольного ключа d. Также c — полученный шифротекст, а m — исходное сообщение.

Процедура шифрования выбрана так, что она необратима даже по известному ключу шифрования — это второе необходимое условие асимметричной криптографии. То есть, зная ключ шифрования и зашифрованный текст, невозможно восстановить исходное сообщение — прочесть его можно только с помощью второго ключа — ключа дешифрования. А раз так, то ключ шифрования для отправки писем какому-либо лицу можно вообще не скрывать — зная его все равно невозможно прочесть зашифрованное сообщение.

Рисунок 7 — Принцип работы ассиметричных систем шифрования В целом система переписки при использовании асимметричного шифрования выглядит следующим образом. Для каждого из N абонентов, ведущих переписку, выбрана своя пара ключей: «открытый» e и «закрытый» d. Все открытые ключи известны всем пользователям сети, каждый закрытый ключ, наоборот, хранится только у того абонента, которому он принадлежит. Как мы видим, во-первых, в асимметричных системах количество существующих ключей связано с количеством абонентов линейно (в системе из N пользователей используются 2N ключей), а не квадратично, как в симметричных системах.

Во-вторых, при нарушении конфиденциальности k-ой рабочей станции злоумышленник узнает только ключ dk — это позволяет ему читать все сообщения, приходящие абоненту k, но не позволяет выдавать себя за него при отправке писем.

Асимметричные криптосистемы обладают следующими достоинствами, по сравнению с симметричными криптосистемами:

отсутствие необходимости предварительной передачи секретного ключа по надёжному каналу;

симметричной криптографии ключ держится в секрете для обеих сторон, а в асимметричной криптосистеме только один секретный;

при симметричном шифровании необходимо обновлять ключ после каждого факта передачи, тогда как в асимметричных криптосистемах пару (E, D) можно не менять значительное время; в больших сетях число ключей в асимметричной криптосистеме значительно меньше, чем в симметричной.

И следующими недостатками:

достаточно сложно внести изменения;

хотя сообщения надежно шифруются, но «засвечиваются» получатель и отправитель самим фактом пересылки шифрованного сообщения;

используются более длинные ключи, чем у симметричных;

процесс зашифрования и расшифрования с использованием пары ключей проходит на два-три порядка медленнее, чем зашифрование и расшифрование того же текста симметричным алгоритмом;

в чистом виде асимметричные криптосистемы требуют существенно больше вычислительных ресурсов.