6.2. Протокол обмена сообщениями с использованием шифрования с открытым ключом (Асимметричное шифрование)

Симметричную криптосистему можно сравнить с сейфом. Криптографический ключ соответствует комбинации, отпирающей сейф. Каждый, кто знает комбинацию, может открыть сейф.

В 1976 г. американские криптологи У. Диффи и М. Хеллман изобрели криптографию с открытым ключом.

Они предложили использовать два вида ключей —открытые и тайные. Вычислить тайный ключ, зная только открытый, очень сложно.

Человек, владеющий открытым ключом, может с его помощью зашифровать сообщение.

Расшифровать это сообщение в состоянии только тот, кто имеет соответствующий тайный ключ.

Алгоритм шифрования с открытым ключом сравним с почтовым ящиком.

Опустить почту в этот ящик очень просто, равно как и зашифровать сообщение с применением открытого ключа. А извлечение из почтового ящика находящейся в нем корреспонденции сродни расшифрованию сообщения. Без ключа это сделать непросто. Обладатель же ключа откроет почтовый ящик, т. е. расшифрует сообщение, без особого труда.

При зашифровании и расшифровании сообщений в криптосистеме с открытым ключом используется однонаправленная функция с лазейкой.

Зашифрование соответствует вычислению значения этой функции, а расшифрование — ее обращению.

Поскольку и открытый ключ, и сама функция не являются секретными,- каждый может зашифровать свое сообщение с их помощью.

Однако обратить функцию, чтобы получить открытый текст зашифрованного сообщение, в разумные сроки не сможет никто.

Для этого необходимо знать лазейку, т. е. тайный ключ. Тогда расшифрование будет таким же легким, как и зашифрование.

Протокол обмена сообщениями с использованием шифрования с открытым ключом выглядит следующим образом:

1. Первый и второй участники Протокола уславливаются о том, какой криптосистемой они будут пользоваться.

2. Второй участник Протокола посылает Первому участнику Протокола свой открытый ключ.

3. Первый участник Протокола шифрует открытый текст своего сообщения при помощи открытого ключа, присланного ему Вторым участником Протокола , и шлет ему полученный в результате шифртекст.

4. Второй участник Протокола расшифровывает сообщение Первого участника Протокола, используя свой тайный ключ.

Применение криптографии с открытым ключом позволяет решить проблему передачи ключей, присущей симметричным криптосистемам.

Без какой-либо предварительной подготовки Первый участник Протокола может отправить зашифрованное сообщение Второму участнику Протокола.

И хотя в распоряжении Пассивного злоумышленника окажутся и сам алгоритм шифрования, и зашифрованное Первым участником Протокола сообщение, и лаже использованный им для этого ключ, Пассивный злоумышленник все равно не сможет расшифровать данное сообщение.

Чтобы упростить Протокол обмена шифрованными сообщениями, открытые ключи всех абонентов единой сети связи часто помещаются в справочную базу данных, находящуюся в общем пользовании этих абонентов.

Тогда Протокол обмена сообщениями с использованием шифрования с открытым ключом имеет следующий вид:

1. Первый участник Протокола находит открытый ключ Второго участника Протокола в базе данных.

2. Первый участник Протокола шифрует открытый текст своего сообщения при помощи открытого ключа Второго участника Протокола.

3. Второй участник Протокола расшифровывает сообщение Первого участника Протокола, используя свой тайный ключ.

Протокол при наличии опубликованной базы данных открытых ключей, в большей степени напоминает отправку писем по почте, поскольку получатель сообщения не является участником протокола до тех самых пор, пока не захочет ознакомиться с открытым текстом этого сообщения.