The Internet: Encryption & Public Keys

Internet: šifrování a veřejné klíče

Aho. jmenuji se Mia Gil-Epner, studuji počítačové vědy v magisterském studiu na Kalifornské Univerzitě v Berkeley

a pracuji pro americké Ministerstvo obrany, kde
mám na starosti utajování informací. Internet je

otevřený a veřejný systém. Informace zasíláme a přijímáme po společných drátech a spojeních. Ale

ačkoli je to otevřený systém, i tak sdílíme
spoustu soukromých údajů. Takové věci, jako

čísla kreditních karet, bankovní informace,
hesla a e-maily. Takže jak jsou všechny ty

soukromé údaje utajovány? Data jakéhokoli
druhu lze utajovat procesem, kterému říkáme

šifrování, to jest pomícháním nebo změnou té
zprávy tak, aby byl původní text skryt. Dešifrování

je naopak proces zrušení toho pomíchání,
aby byl text znovu čitelný. To je jednoduchá

myšlenka a lidé to tak dělali po staletí. Jednou
z prvních dobře známých šifrovacích metod

byla Cesarova šifra. Byla pojmenována
po římském generálovi Juliovi Cesarovi,

který své vojenské příkazy šifroval, aby si
jeho zprávy nemohli přečíst nepřátelé,

kdyby se jim podařilo je zachytit. Cesarova
šifra je algoritmus, který nahradí každé

písmeno původní zprávy písmenem,
které je od něj o určitý počet kroků

dále ve směru abecedy. Je-li toto číslo něčím,
co zná jen odesílatel a příjemce, pak se nazývá

klíč. Umožňuje čtenáři rozluštit tu skrytou
zprávu. Například jestliže Vaše původní

zpráva zní „HELLO“, pak zpráva zašifrovaná
pomocí algoritmu Cesarovy šifry s klíčem 5

by byla taková: ... K dešifrování takové zprávy
by příjemce musel prostě použít klíč k obrácení

tohoto procesu. Avšak s Cesarovou šifrou je
velký problém, zašifrovanou zprávu může každý

snadno rozluštit nebo prolomit tak, že vyzkouší
všechny možné klíče. A v anglické abecedě je jen

26 písmen, takže k dešifrování zprávy by Vám
stačilo vyzkoušet ne více než 26 klíčů.

Přitom vyzkoušet 26 možných klíčů není velmi
nesnadné, trvalo by to nanejvýš hodinu nebo

dvě. Tak to udělejme těžší, namísto posouvání
každého písmene o stejnou vzdálenost v abecedě

posouvejme každé písmeno o jinou vzdálenost.
V tomto příkladu desetimístné číslo ukazuje, o

kolik bude změněno každé následné písmeno,
když bude kódována delší zpráva. Uhodnout

tento klíč by bylo opravdu náročné Při použití desetimístného šifrovacího klíče by mohlo být

deset miliard možných řešení klíče. Je zjevné,
že to je více, než co by mohl vyřešit člověk. Trvalo

by to celá staletí. Ale průměrnému dnešnímu počítači
by k vyzkoušení všech deseti miliard možností stačilo

jen několik sekund. Takže jak můžete v moderní
době, kdy jsou zločinci vybaveni ne tužkami, ale

počítači, můžete šifrovat zprávy tak bezpečně, aby
byly obtížně rozluštitelné? Přitom „obtížně“ znamená,

že existuje příliš mnoho možností na to, aby se to
dalo vyřešit za rozumnou dobu. Dnešní zabezpečené

komunikace jsou šifrovány pomocí 256-bitových
klíčů. To znamená, že počítač zločince, který

zachycuje Vaše zprávy, by musel zkoušet příliš
mnoho možností... dokud by neodhalil klíč

a nerozluštil by zprávu. I kdybyste měli 100000
superpočítačů a každý z nich by byl schopen

zkoušet milion miliard klíčů za sekundu, trvalo
by biliony bilionů let, než by byly vyzkoušeny

všechny možnosti, jen aby byla rozluštěna jedna
zpráva zašifrovaná 256-bitovým kódováním.

Samozřejmě, počítačové čipy jsou přibližně
každým rokem dvakrát tak rychlé a o polovinu

menší. Pokud bude tato tento exponenciální
míra nárůstu pokračovat, dnes nemožné

problémy budou během několika století řešitelné
a 256 bitů nebude stačit k zabezpečení. Ve skutečnosti

jsme už teď byli nuceni zvýšit standardní délku
šifrovacího klíče tak, aby odpovídala rychlosti

počítačů. To dobré na tom je, že při použití delšího
klíče nebude šifrování zpráv podstatně obtížnější,

avšak exponenciálně se bude zvyšovat počet
pokusů o uhodnutí potřebných k prolomení šifry.

Když budou odesílatel a příjemce sdílet stejný klíč
k zašifrování a dešifrování zprávy, nazývá se to

symetrické šifrování. Při symetrickém šifrování,
jako je například Cesarova šifra, se na tajném klíči

musejí předem v soukromí dohodnout dva lidé.
Takže je to vynikající pro lidi, ale internet je

otevřený a veřejný, takže je nemožné, aby se
dva počítače „sešly“ a domluvily se na tajném

klíči. Namísto toho počítače využívají asymetrické
šifrovací klíče, tedy veřejný klíč, který si lze

vyměnit s kýmkoli, a soukromý klíč, který se
nesdílí. Veřejný klíč se použije k zašifrování

dat a použít k vytvoření šifrované zprávy je
může každý, ale toto tajemství může dešifrovat

jen počítač s přístupem k tomu soukromému klíči.
Způsob, jakým tohle funguje, je založen na

matematice, kterou se v tuto chvíli nebudeme
zabývat. Představte si to takto: myslete si, že

máte privátní poštovní schránku, kam může
uložit poštu kdokoli, ale potřebuje k tomu klíč.

Vy můžete vyrobit mnoho kopií takového ukládacího
klíče a jednu zaslat svému příteli, nebo některou

dokonce zpřístupnit veřejnosti. Váš přítel nebo i
někdo cizí pak může takový veřejný klíč používat ke

zpřístupnění štěrbiny ve schránce a vhození
zprávy. Otevřít tu schránku a získat přístup ke

zprávám, které jste dostali, však můžete jen Vy
se svým soukromým klíčem. A svému příteli můžete

poslat zabezpečenou zprávu použitím veřejného klíče k ukládání do jeho schránky. Tak si mohou lidé vyměňovat

zabezpečené zprávy, aniž by se někdy museli domlouvat
na soukromém klíči. Kryptografie veřejných klíčů je

základem veškerého zabezpečeného předávání zpráv
na otevřeném Internetu. Včetně protokolů zabezpečení

zvaných SSL a TLS, které nás chrání, když
procházíme web. Váš počítač to dnes používá

pokaždé, když vidíte malý zámek nebo písmena
https v adresním řádku svého prohlížeče.

To znamená, že Váš počítač využívá šifrování veřejným
klíčem k zabezpečené výměně dat s webovou stránkou,

na které se nacházíte. Vzhledem k tomu, že na
internet přichází čím dál tím více lidí, bude přenášeno

čím dál tím vice soukromých údajů, a potřeba
zabezpečení těchto údajů bude nabývat na významu.

Jak se počítače postupně čím dál tím více zrychlují, budeme muset vyvinout nové způsoby, jak zajistit, aby

šifrování bylo příliš těžko prolomitelné počítači. To
dělám já ve své práci. A je to práce, která se stále mění.