Kriptografia me çelës publik, ose kriptografia asimetrike, është fusha e sistemeve kriptografike që përdorin çifte çelësash të lidhur. Çdo çift çelësash përbëhet nga një çelës publik dhe një çelës privat përkatës. Çiftet e çelësave gjenerohen me algoritme të bazuara në probleme matematikore të quajtura funksione njëkahëshe. Siguria e kriptografisë me çelës publik varet nga mbajtja sekret e çelësit privat; çelësi publik mund të shpërndahet hapur pa kompromentuar sigurinë. Ekzistojnë shumë lloje kriptosistemesh me çelës publik, me qëllime të ndryshme sigurie, duke përfshirë nënshkrimin dixhital, shkëmbimin e çelësave Diffie-Hellman, enkapsulimin e çelësit publik dhe enkriptimin me çelës publik.
Algoritmet me çelës publik janë primitivë themelorë të sigurisë në kriptosistemet moderne, duke përfshirë aplikacionet dhe protokollet që ofrojnë siguri për konfidencialitetin dhe autenticitetin e komunikimeve elektronike dhe ruajtjes së të dhënave. Ato mbështesin standarde të shumta të internetit, të tilla si Transport Layer Security (TLS), SSH, S/MIME dhe PGP. Krahasuar me kriptografinë simetrike, kriptografia me çelës publik mund të jetë shumë e ngadaltë për shumë qëllime, kështu që këto protokolle shpesh kombinojnë kriptografinë simetrike me kriptografinë me çelës publik në kriptosistemet hibride.
Përshkrimi
Përpara mesit të viteve 1970, të gjitha sistemet e shifrimit përdornin algoritme çelësash simetrikë, në të cilat i njëjti çelës kriptografik përdoret me algoritmin themelor si nga dërguesi ashtu edhe nga marrësi, të cilët duhet ta mbajnë sekret çelësin. Nga nevoja, çelësi në çdo sistem të tillë duhej të shkëmbehej midis palëve komunikuese në një mënyrë të sigurt para çdo përdorimi të sistemit - për shembull, nëpërmjet një kanali të sigurt. Kjo kërkesë nuk është kurrë e parëndësishme dhe shumë shpejt bëhet e papërballueshme ndërsa numri i pjesëmarrësve rritet, kur kanalet e sigurta nuk janë të disponueshme, ose kur (siç është praktika e arsyeshme kriptografike) çelësat ndryshohen shpesh. Në veçanti, nëse mesazhet synojnë të jenë të sigurta nga përdoruesit e tjerë, kërkohet një çelës i veçantë për secilën palë të mundshme përdoruesish.
Në të kundërt, në një kriptosistem me çelës publik, çelësat publikë mund të shpërndahen gjerësisht dhe hapur, dhe vetëm çelësat privatë përkatës duhet të mbahen sekret.
Dy llojet më të njohura të kriptografisë me çelës publik janë nënshkrimi dixhital dhe enkriptimi me çelës publik:
Në një sistem nënshkrimesh dixhitale, një dërgues mund të përdorë një çelës privat së bashku me një mesazh për të krijuar një nënshkrim. Kushdo që ka çelësin publik përkatës mund të verifikojë nëse nënshkrimi përputhet me mesazhin, por një falsifikues që nuk e njeh çelësin privat nuk mund të gjenerojë asnjë çift mesazhi/nënshkrimi që do të kalojë verifikimin me çelësin publik.
Për shembull, një botues softuerësh mund të krijojë një çift çelësash nënshkrimi dhe ta përfshijë çelësin publik në softuerin e instaluar në kompjuterë. Më vonë, botuesi mund të shpërndajë një përditësim për softuerin e nënshkruar duke përdorur çelësin privat, dhe çdo kompjuter që merr një përditësim mund të konfirmojë se është i vërtetë duke verifikuar nënshkrimin duke përdorur çelësin publik. Për sa kohë që botuesi i softuerit e mban sekret çelësin privat, edhe nëse një falsifikues mund të shpërndajë përditësime keqdashëse në kompjuterë, ata nuk mund t'i bindin kompjuterët se çdo përditësim keqdashës është i vërtetë.
Në një sistem enkriptimi me çelës publik, kushdo që ka një çelës publik mund të enkriptojë një mesazh, duke dhënë një tekst të koduar, por vetëm ata që e dinë çelësin privat përkatës mund ta dekriptojnë tekstin e koduar për të marrë mesazhin origjinal.
Për shembull, një gazetar mund të publikojë çelësin publik të një çifti çelësash enkriptimi në një faqe interneti në mënyrë që burimet të mund t'i dërgojnë mesazhe sekrete organizatës së lajmeve në tekst të koduar. Vetëm gazetari që e di çelësin privat përkatës mund të deshifrojë tekstet e koduara për të marrë mesazhet e burimeve - një përgjues që lexon emailin në rrugën e tij drejt gazetarit nuk mund t'i deshifrojë tekstet e koduara.
Megjithatë, enkriptimi me çelës publik nuk fsheh meta të dhënat, si p.sh. se çfarë kompjuteri ka përdorur një burim për të dërguar një mesazh, kur e ka dërguar atë ose sa i gjatë është. Enkriptimi me çelës publik në vetvete gjithashtu nuk i tregon marrësit asgjë rreth asaj se kush e ka dërguar një mesazh - ai thjesht fsheh përmbajtjen e mesazhit.
Aplikacionet e ndërtuara mbi kriptografinë me çelës publik përfshijnë autentifikimin e serverëve web me TLS, para dixhitale, marrëveshje çelësi të autentifikuar me fjalëkalim, autentifikimin dhe fshehjen e përmbajtjes së email-it me OpenPGP ose S/MIME, si dhe shërbime të vulosjes kohore dhe protokolle mos-mohimi.
Një çështje e rëndësishme është besimi ose prova se një çelës publik i caktuar është autentik, d.m.th., se është i saktë dhe i përket personit ose entitetit të pretenduar, dhe nuk është manipuluar ose zëvendësuar nga ndonjë palë e tretë (ndoshta keqdashëse). Ekzistojnë disa qasje të mundshme për të adresuar këtë çështje, duke përfshirë:
Një infrastrukturë çelësash publik (PKI), në të cilën një ose më shumë palë të treta, të njohura si autoritete certifikimi, certifikojnë pronësinë e çifteve të çelësave. TLS mbështetet në këtë. Kjo nënkupton që sistemi PKI (softueri, hardueri dhe menaxhimi) mund të jetë i besueshëm nga të gjithë të përfshirët.
Një rrjet besimi decentralizon vërtetimin duke përdorur miratime individuale të lidhjeve midis një përdoruesi dhe çelësit të tij publik. PGP përdor këtë qasje, përveç kërkimit në sistemin e emrave të domenit (DNS). Sistemi DKIM për nënshkrimin dixhital të email-eve gjithashtu përdor këtë qasje.
Kriptosisteme hibride
Meqenëse algoritmet e çelësave asimetrikë janë pothuajse gjithmonë shumë më intensivë në llogaritje sesa ato simetrikë, është e zakonshme të përdoret një algoritëm publik/privat i shkëmbimit të çelësave asimetrikë për të enkriptuar dhe shkëmbyer një çelës simetrik, i cili më pas përdoret nga kriptografia me çelës simetrik për të transmetuar të dhëna duke përdorur çelësin simetrik që tani është i ndarë. PGP, SSH dhe familja e skemave SSL/TLS përdorin këtë procedurë; kështu ato quhen kriptosisteme hibride. Shkëmbimi fillestar i çelësave i bazuar në kriptografi asimetrike për të ndarë një çelës simetrik të gjeneruar nga serveri nga serveri te klienti ka avantazhin e mos-ndarjes paraprake të një çelësi simetrik manualisht, si në letër të shtypur ose disqe të transportuara nga një korrier, ndërsa siguron një rendiment më të lartë të të dhënave të kriptografisë me çelës simetrik mbi kriptografinë me çelës asimetrik për pjesën tjetër të lidhjes së ndarë.
Dobësitë
Ashtu si me të gjitha sistemet që lidhen me sigurinë, ekzistojnë dobësi të ndryshme të mundshme në kriptografinë me çelës publik. Përveç zgjedhjes së dobët të një algoritmi çelësi asimetrik (ka pak që konsiderohen gjerësisht si të kënaqshëm) ose një gjatësi çelësi shumë të shkurtër, rreziku kryesor i sigurisë është se çelësi privat i një çifti bëhet i njohur. E gjithë siguria e mesazheve, autentifikimi etj., të koduara me këtë çelës privat, do të humbasin. Kjo zakonisht zbutet (si në skemat e fundit TLS) duke përdorur skema të afta për sekret të mëtejshëm që gjenerojnë një grup çelësash kalimtarë gjatë komunikimit, të cilët gjithashtu duhet të dihen që komunikimi të kompromentohet.
Për më tepër, me ardhjen e informatikës kuantike, shumë algoritme asimetrike të çelësave konsiderohen të prekshme ndaj sulmeve, dhe skema të reja rezistente ndaj kuanteve po zhvillohen për të kapërcyer problemin.
Përtej dobësive algoritmike ose të gjatësisë së çelësit, disa studime kanë vënë re rreziqe kur kontrolli i çelësit privat u delegohet palëve të treta. Hulumtimet mbi zbatimin e Infrastrukturës së Çelësave Publikë në Uruguai sipas Ligjit 18.600 zbuluan se ruajtja e centralizuar e çelësave nga ofruesit e shërbimeve të besimit mund të dobësojë parimin e sekretit të çelësit privat, duke rritur ekspozimin ndaj sulmeve "njeriu në mes" dhe duke ngritur shqetësime në lidhje me mos-mohimin ligjor.
