Протокол обмена сообщениями с использованием шифрования с открытым ключом

Симметричную криптосистему можно сравнить с сейфом. Криптографический ключ соответствует комбинации, отпирающей сейф. Каждый, кто знает комбинацию, может открыть сейф. Тому, кто комбинацией не владеет, но все равно желает знакомиться с содержимым сейфа, лучше записаться на курсы медвежатников, если таковые, конечно, существуют.

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. В отличие от симметричной криптосистемы, для алгоритма шифрования с открытым ключом больше подходит сравнение 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. Желающего сделать это без ключа вряд ли ожидает легкая работа. 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. Причем 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. Антон и Борис уславливаются о том, какой криптосистемой они будут

пользоваться.

2. Борис посылает Антону свой открытый ключ.

3. Антон шифрует открытый текст своего сообщения при помощи

открытого ключа, присланного ему Борисом, и шлет полученный в результате шифртекст Борису.

4. Борис расшифровывает сообщение Антона, используя свой тайный

ключ.

Применение криптографии с открытым ключом позволяет решить проблему передачи ключей, которая присуща симметричным криптосистемам. Без какой-либо предварительной подготовки Антон может отправить зашифрованное сообщение Борису. И хотя в распоряжении Петра окажутся и сам алгоритм шифрования, и зашифрованное Антоном сообщение, и даже использованный им для этого ключ, Петр 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. Антон находит открытый ключ Бориса в базе данных.

2. Антон шифрует открытый текст своего сообщения при помощи

открытого ключа Бориса.

3. Борис расшифровывает сообщение Антона, используя свой тайный

ключ.

Второй протокол 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.