Асимметричные криптосистемы

Часто называются криптосистемами с открытым ключом. В ней ключи для шифрования и дешифрования разные и взаимосвязаны, хотя и создаются вместе. Один ключ k1 – открытый, делается известным всем и используется для шифрования данных. Другой k2 – закрытый, держится в тайне и используется для дешифрования данных. Хотя можно шифровать и дешифровать обоими ключами, данные, зашифрованные открытым ключом, могут быть правильно расшифрованы только закрытым ключом. Все асимметричные криптосистемы являются объектом атак путем прямого перебора ключей, и поэтому в них должны использоваться гораздо более длинные ключи, чем те, которые используются в симметричных криптосистемах, для обеспечения эквивалентного уровня защиты. Это сразу же сказывается на вычислительных ресурсах, требуемых для шифрования, т.е. попросту увеличивается время, необходимое на шифрование данных, хотя алгоритмы шифрования на эллиптических кривых могут смягчить эту проблему.

Для того чтобы избежать низкой скорости алгоритмов асимметричного шифрования, генерируется временный симметричный ключ (сеансовый) k для каждого сообщения. Само сообщение шифруется с использованием этого временного сеансового ключа и симметричного алгоритма шифрования/дешифрования. Затем этот сеансовый ключ шифруется с помощью открытого асимметричного ключа получателя и асимметричного алгоритма шифрования. После этого этот зашифрованный сеансовый ключ вместе с зашифрованным сообщением передается получателю. Получатель использует тот же самый асимметричный алгоритм шифрования и свой закрытый ключ для расшифровки сеансового ключа, а полученный сеансовый ключ используется для расшифровки самого сообщения.

В асимметричных криптосистемах важно, чтобы сеансовые и асимметричные ключи были сопоставимы в отношении уровня безопасности, который они обеспечивают. Если используется короткий сеансовый ключ (например, 40-битовый DES), то не имеет значения, насколько велики асимметричные ключи. Хакеры будут атаковать не их, а сеансовые ключи. Асимметричные открытые ключи уязвимы к атакам прямым перебором отчасти из-за того, что их тяжело заменить. Если атакующий узнает секретный асимметричный ключ, то будет скомпрометировано не только текущее, но и все последующие взаимодействия между отправителем и получателем. Данная криптосистема используется в реализации PGP-ключей. Общая схема асимметричной криптосистемы выглядит так: