Asimetrik Şifreleme: Nedir ve Güvenliğiniz Neden Ona Bağlıdır?

Asimetrik şifreleme, internet güvenliğinin bel kemiğidir. Onsuz, kritik derecede hassas verilerinizi çalmak çoğu siber suçlu için bir bebekten şeker almak kadar kolaydır. Son birkaç yılda, süresi dolmuş SSL/TLS sertifikalarından kaynaklanan veri ihlallerinde çok sayıda acı verici hatırlatma gördük. (Bu nedenle, bu sorunlardan kaçınmak için neden her zaman sertifika yönetiminin öneminden bahsediyoruz.)

Ama asimetrik şifreleme nedir? Bu daha teknik konuyu uzun uzadıya keşfetmeye geçmeden önce hızlı bir genel anahtar şifreleme tanımıyla başlayacağız. Merak etmeyin, bunu her zamanki cilt tipi açıklayıcı yazılarımızdan daha kısa tutmaya çalışacağız.  

Hadi çözelim.

Asimetrik Şifreleme Nedir? Açık Anahtar Kriptografisi Tanımlandı ve Açıklandı

Basitçe söylemek gerekirse, asimetrik şifreleme , iki taraf arasında halka açık, güvenli olmayan kanallarda (internet gibi) paylaşılan verileri şifreler ve şifresini çözer. Bu işlem, iki ayrı ancak ilgili anahtarın kullanılmasını içerir. Özetle, bir web sitesine yüklemeniz, e-posta yoluyla göndermeniz vb. gerektiğinde hassas bilgilerinizi yetkisiz kullanıcıların veya kuruluşların (örneğin siber suçluların) elinden uzak tutmak için güvenli hale getirmekle ilgilidir.

Asimetrik şifreleme aynı zamanda asimetrik anahtar şifrelemesi ve ortak anahtar şifrelemesi olarak bilinen şeyin bir parçasıdır çünkü kullanılan iki anahtar matematiksel olarak ilişkili ancak benzersizdir (dolayısıyla asimetrik):

• Herkes tarafından bilindiği için ortak anahtar olarak adlandırılan bir anahtar, genellikle verileri şifreler.
• Uygun bir şekilde özel anahtar olarak adlandırılan ikinci anahtar, yalnızca anahtar sahibi tarafından bilindiği için verilerin şifresini çözer.

İşte bu işlemin iki anahtar kullanılarak nasıl gerçekleştiğine dair temel bir bakış:

Açıkçası asimetrik şifreleme, kulağa gerçekte olduğundan daha karmaşık ve korkutucu gelen bir terimdir. Temelleri anladığınızda, her şey çok daha anlamlı hale gelecektir. Ancak tüm bunları kavramak biraz zorsa, iki kilit kullanan özel bir kasanız olduğunu düşünelim - bir anahtar kasayı kilitler ve diğeri açar. Asimetrik şifrelemede olduğu gibi, genel anahtara erişimi olan herkes onu verileri şifrelemek için kullanabilir, ancak yalnızca özel anahtara erişimi olan kişi bu bilgilerin şifresini çözebilir.

Asimetrik şifreleme, ortak anahtar altyapısı olarak bilinen bir çerçevenin kalbinde yer alır . PKI'nın nasıl çalıştığının ayrıntılarına girmeyeceğiz çünkü açıkçası onu her makalede açıklamak biraz “zaman emmek” ve monotonlaşıyor. Bu nedenle, devam etmeden önce size kısa bir özet vereceğiz: PKI, hassas verileri internet üzerinden güvenli bir şekilde göndermemizi sağlayan teknolojilerin, politikaların ve süreçlerin temelidir. Genel ve özel anahtar algoritmalarının, dijital sertifikaların ve ilkelerin bir kombinasyonuna dayanır.

Çevrimiçi Veri Güvenliği için Asimetrik Şifrelemeyi Kullanmanın Amacı

Şifrelemenin amacı, belirli bir kişiyle paylaşmak istediğiniz herhangi bir hassas verinin, alıcınız dışında herkes için gizli tutulmasını sağlamaktır. Bu gereklidir, çünkü verileri birden fazla ISP ve yönlendirici aracılığıyla ve okyanusların altında kilometrelerce uzanan kablolar aracılığıyla paylaştığımız ve ilettiğimiz bir zamanda yaşıyoruz.

Geçmişte, gelecekteki iletişimlerin kilidini açmak için mesaj veya gizli anahtar alışverişi yapmak için biriyle yüz yüze görüşmeniz gerekiyordu. (Bu, anahtar dağıtımı olarak bilinir.) Bu işlem, genellikle, diğer tarafla buluşup gizli anahtarınızın bir kopyasını vermek için bir at, tekne veya trene binmeyi gerektiriyordu. Ancak internetle birlikte, iletişim alışverişinde bulunmak için gereken bu zaman alıcı randevuların yerini, internet üzerinden neredeyse anında dijital iletişim aldı.

Bir (çok da ufacık olmayan) küçük bir sorun dışında bunların hepsi güzel ve züppe: İnternet inanılmaz derecede güvensiz. Kullanıcıların verilerini şifrelemek için anahtarları güvenli bir şekilde değiş tokuş etmesinin bir yolu olmadan, herkes aktarım sırasında iletişimi kesebilir. Asimetrik şifreleme, diğer tarafla yüz yüze görüşmeye gerek kalmadan anahtarları (veya anahtarla ilgili verileri) güvenli bir şekilde değiştirmenin bir yolunu oluşturarak bu anahtar dağıtım sorununu çözer.

Anahtarları veya Anahtar Verilerini Değiştirmek Çok Sayıda Matematiksel Ayak İşi Gerektirir

Şifreleme, orijinal düz metin (okunabilir) verilerinize karmaşık bir matematiksel formül uygulayarak onu uzun, şifresi çözülemez bir veri dizisine dönüştürerek çalışır. Öyleyse, “Stranger Things'in 4. sezonu için sabırsızlanıyorum!” mesajını aldıysanız. ve 2048 bitlik bir RSA ortak anahtarı kullanarak şifrelediyseniz (daha sonra RSA hakkında daha fazla bilgi verilir), şuna benzeyen anlamsız bir mesajla karşılaşırsınız:

gb7Ty/ZcAz2PQF8wLW28ji3g1znuIjucFkgbSjCvvkfgRWStvz/f4atUiNeLbzoJi/agxRJPGuffzPyEBUf4lwZESWEN+UNQRsqhKrp5dYtVYY+wMaevf7rOBBN8O/lHRdJXUyHgF2nPvjkJsnU1AspAB8llYOyUFyL/0vhfi9DAmT0PoB4a8TKKUPVuZG6WN0L56fXtEtl0sx9QMFPHZNU4EPfE+0H6KB7joGw8livqHACSHYL3r63ePFWh/0qG1s2ZYjf6CWrBghih2HUCJx6IcprA0+UJE7AgJBBLMqOTP53xwwz9sFRFhHRHepWaboxCuUXHNtbiebeB2qfVwg==

Açıkçası, bu herhangi bir insanın mesajı deşifre etme konusunda kafa yorabileceği bir şey değil - hassas bilgilerinizi gizli tutmak söz konusu olduğunda bu iyi bir şey. İyi haber şu ki bilgisayarlar, verileri yetkisiz kullanıcıların erişemeyeceği şekilde güvenli bir şekilde şifrelemek için bu boyutta ve daha büyük şifreleme anahtarlarını kullanmamıza izin veriyor.

Bunu daha da iyi haber yapan şey şu ki, kötü bir adam anahtarı kırmak için modern bir süper bilgisayar kullanmayı denese bile, yine de şansları kalmamış olacak. Bunun nedeni, gereken katıksız hesaplama işleme kaynaklarının ve gereken zamanın, onların tüm yaşamlarından ve onu takip eden birçok aile üyesinin yaşamlarından çok daha uzun sürecek olmasıdır - yani, burada milyonlarca yıldan bahsediyoruz.

Asimetrik anahtar şifrelemenin nasıl çalıştığıyla ilgili süreçten makalenin ilerleyen kısımlarında bahsedeceğiz. Ancak şimdilik, PKI söz konusu olduğunda asimetrik anahtar şifrelemenin elimizdeki tek araç olmadığını belirtmek isteriz…

Asimetrik Şifreleme Tipik Olarak Simetrik Şifrelemeyle Birlikte Çalışır

Teknik olarak, asimetrik şifreleme , veri gönderme ve almanın bir yolu olarak kendi başına kullanılabilir . Ama neden bunu yapmak isteyesin ki? Ölçekte bu amaç için kullanılamayacak kadar hantal ve kaynak yoğun. (Web sitelerine ve hizmetlerine çok fazla bağlantı sağlayan büyük işletmeler için iyi değildir.) Bu nedenle çoğu durumda, simetrik şifrelemeye geçmeden önce iki taraf arasında hassas verileri güvenli bir şekilde değiş tokuş etmenin bir yolu olarak asimetrik şifreleme kullanılır. takasın geri kalanı için.

Simetrik şifreleme veya bazen simetrik anahtar şifrelemesi olarak adlandırılan şey, hem veri şifreleme hem de şifre çözme için yalnızca bir anahtar kullanır. Bu, güvenli tutulması gereken yalnızca tek bir anahtarın olduğu anlamına gelir - bu nedenle, bu şifreleme yönteminin özel anahtar şifrelemesi veya gizli anahtar şifrelemesi olarak bilinmesinin nedeni budur.

Taraflar daha küçük anahtar boyutları kullandığında simetrik şifreleme daha hızlıdır ve asimetrik şifrelemeden daha güvenli olduğu düşünülmektedir. (Büyük anahtar boyutları kullanıldığında, asimetrik şifreleme simetrik şifreleme ile zemini siler ama bunu hız pahasına yapar.) Ancak her kriptografik yaklaşımın kendi kullanımları ve uygulamaları vardır. Asimetrik ve simetrik şifreleme arasındaki fark hakkında daha fazla bilgi edinmek için diğer makalemize göz atın .

Kullanımda Asimetrik Anahtar Şifrelemeyi Nerede Bulacaksınız

Artık asimetrik anahtar şifrelemenin ne olduğunu bildiğimize ve ne yaptığı hakkında temel bir fikre sahip olduğumuza göre, kuruluşunuzun veri güvenliğini iyileştirmek için onu nasıl kullanabileceğinize dair birkaç örnek inceleyelim:

• Web sitesi güvenliği: Asimetrik şifreleme, SSL/TLS anlaşmasının bir parçası olarak kullanılır. El sıkışma, bir sunucunun kendisine bağlanmaya çalışan tarayıcının kimliğini doğruladığı neredeyse anlık bir süreçtir. İki taraf, anahtar değişimi veya üretimi için kullanabilecekleri veri alışverişinde bulunur. (Bundan sonra, güvenli, simetrik olarak şifrelenmiş bir iletişim kanalı oluşturmak için bu paylaşılan anahtarı kullanırlar.)
• E-posta şifreleme: Hassas iletileri ve ekleri şifrelediğinizde, her şeyi dijital olarak imzalamak için alıcının genel anahtarını kullanırsınız, böylece yalnızca ilgili özel anahtarın şifresini çözebilir. Merak ediyorsanız, evet, her iki tarafın da (gönderen ve alıcı) şifreli mesajları değiş tokuş etmek için e-posta imzalama sertifikalarına sahip olması gerekir.  
• Dijital imzalar (belgeler, yazılımlar, e-postalar vb.): Asimetrik şifreleme de dijital imzaların ayrılmaz bir parçasıdır (elektronik imzalarla karıştırılmamalıdır). Bu kriptografik imzalar, belgenin, yürütülebilir dosyanın veya e-posta oluşturucunun kimliğini doğrulamak için kullanılır.
• Blok Zinciri : Bir blok zinciri, kronolojik olarak ilk veri bloğuna kadar "zincirleyen" (bağlayan) uzun, sıralı bir veri blokları dizisidir. Her yeni blok, geçmiş bir kayıt olarak hizmet etmeye yardımcı olan önceki bloktan veriler içerir. Bitcoin'i hiç duydunuz mu? Bu kripto para birimi, bir blok zinciri üzerine inşa edilmiş bir dijital para birimi örneğidir. Ancak blok zincirlerin, merkezi olmayan finansal işlemler, envanter yönetimi ve tedarik zinciri yönetimi için bir yol sağlamak gibi başka kullanımları da vardır.

5 Asimetrik Şifreleme ve Dijital İmza Algoritmaları

Algoritmalar, temel olarak, bilgisayarların bir sorunu çözmek için kullandığı talimatlardır. Asimetrik anahtar şifreleme algoritmaları, aralarından seçim yapabileceğiniz farklı "tatlarda" veya çeşitlerde gelir. Ancak, ihtiyaçlarınızı karşılamak için doğru asimetrik şifreleme algoritmalarını seçmek söz konusu olduğunda, herkese uyan tek bir yaklaşımı benimseyemezsiniz.

Elbette, bu asimetrik anahtar algoritmalarının birçoğu arasında açık farklar vardır - nasıl çalışırlar, belirli anahtar uzunlukları ve güvenlik güçleri nelerdir, vb. İhtiyaçlarınıza veya kullanım durumlarınıza göre doğru olanı seçmelisiniz. En yaygın ortak anahtar şifreleme algoritmalarından ikisini hızlıca keşfedelim:

1. Eliptik Eğri Şifreleme (ECC) — ECC algoritması, genel-özel anahtar çiftleri oluşturmak için eliptik eğri (matematiksel yapılar) olarak bilinen bir şey kullanır. Temel olarak, yan tarafında duran hantal bir çan eğrisine biraz benziyor. ECC'nin avantajı, daha küçük anahtar boyutları ve ilgili hesaplama yükü miktarı nedeniyle geliştirilmiş performanstır.
2. RSA (Rivest Shamir Adleman) — RSA , en güvenli (ve yaygın olarak kullanılan) asimetrik anahtar şifreleme algoritmalarından biri olarak kabul edilir. Modern bilgisayarlar kullanılarak neredeyse kırılmaz. RSA, genel-özel anahtar çiftlerini oluşturmak için ayrıntılı cebirde iki benzersiz, büyük asal sayı kullanır. RSA, TLS 1.2'de bir anahtar değişim algoritması olarak da kullanılır, ancak TLS 1.3'te bir anahtar değişim algoritması olarak kullanımdan kaldırılmıştır.

Tabii ki, RSA tek asimetrik anahtar değişim algoritması değildir. Güvenli uzaktan anahtar dağıtımı için de bahsetmeye değer birkaç önemli algoritma daha:

1. Diffie-Hellman - Bu anahtar değişim protokolü veya daha doğrusu bir anahtar oluşturma protokolü (terimler genellikle birbirinin yerine kullanılsa da) üstel hesaplamalara dayanır. Bununla demek istediğimiz, anahtarları değiştirmek yerine, DH iki tarafın güvenli, simetrik oturum anahtarlarını hesaplamak için kullanılan genel değerleri değiştirmesini sağlar. Geçici bir anahtar kullanıldığında, anahtarlar her oturum için üretildiğinden, mükemmel iletme gizliliği olarak bilinen şeyi oluşturur. Qualys SSL Labs , Alexa'nın dünyanın en popüler web siteleri listesindeki ankete katılan sitelerin yalnızca %0,6'sının ileri gizliliği desteklemediğini bildiriyor (18 Mayıs 2022 itibariyle).
2. Dijital İmza Standardı (DSS) - Bu dijital imza ve şifreleme algoritması, eliptik eğri şifrelemesine dayanır ve dijital imza algoritmasının (DSA) daha yeni sürümüdür. Ancak, hem DSS hem de DSA kullanımdan kaldırılmıştır ve artık uzaktan anahtar değişimi için kullanılmamalıdır.
3. Eliptik Eğri Dijital İmza Algoritması (ECDSA) — Dijital imza algoritmasına dayanan bu anahtar değişim protokolü, küçük kriptografik anahtarlarını türetmek için eliptik eğriler kullanır. Buradaki avantaj, anahtarlar, örneğin RSA'dan daha küçük olduğu için, onları daha verimli hale getirmeye yardımcı olur.

Farklı asimetrik algoritma türlerinin her biri hakkında daha fazla bilgi edinmek için önümüzdeki birkaç ay içinde bizi tekrar kontrol etmeyi unutmayın. Tam olarak bu konuya odaklanacak bir makale yayınlayacağız ( simetrik şifreleme algoritmalarıyla yaptığımız gibi ).

Asimetrik Şifrelemenin Nasıl Çalıştığına Hızlı Bir Bakış

İki taraf arasındaki asimetrik şifreleme, verileri şifrelemek için genel bir anahtar ve şifresini çözmek için özel bir anahtar kullanarak çalışır. Süreç şöyle bir şeye benziyor:

Bu sürecin neye benzediğini parçalayacaksanız , daha önceki Stranger Things örneğini ele alalım. Diyelim ki size şu mesajı göndermek istiyorum: “Stranger Things'in 4. sezonu için sabırsızlanıyorum!” (Bu iletinin neden şifreleme gerektirecek kadar hassas olduğundan emin değilim, ancak onunla çalışalım.) Bu durumda, şifreyi çözmek için ortak anahtarınızı (2048 bit RSA anahtarı kullanırken buna benzer) kullanacağım. veri:

MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAvsMXSpjUnpcjhKlmcKs3JZXQPbRCZedVr3nd0TLlm70gyl4OWwSKiIhH754xf3yuj4a3qgnjHFBzd3SEJyd1ciyfZ7npRc4lMY38/54iB7bG2++i5cHAHcUXvB/+T/72HQquGc16heskGj+ZC9ePfNmWv5w8s8DtRjM3ykq3QDLoLi91XITzB9xGTRnOJN+AtGm0zMLrhOceXBvcAM/SNGLApbDoXEbMe3F/cx9mxklz+CLjQBO0hTPtijv/Ruv6h76msDaGQ3JFyNjPUXEVCoqBSHW9HiV5MPjtkwv+joKEQpgWIb4VOZ+MrZn9KarrZPDRJaHGzoYLl9x1EH8EbwIDAQAB

Bunu mesaja uyguladığınızda, size daha önce gösterdiğimiz veri dizisini elde edeceksiniz:

gb7Ty/ZcAz2PQF8wLW28ji3g1znuIjucFkgbSjCvvkfgRWStvz/f4atUiNeLbzoJi/agxRJPGuffzPyEBUf4lwZESWEN+UNQRsqhKrp5dYtVYY+wMaevf7rOBBN8O/lHRdJXUyHgF2nPvjkJsnU1AspAB8llYOyUFyL/0vhfi9DAmT0PoB4a8TKKUPVuZG6WN0L56fXtEtl0sx9QMFPHZNU4EPfE+0H6KB7joGw8livqHACSHYL3r63ePFWh/0qG1s2ZYjf6CWrBghih2HUCJx6IcprA0+UJE7AgJBBLMqOTP53xwwz9sFRFhHRHepWaboxCuUXHNtbiebeB2qfVwg==

Açıkçası, mesaj hala şifreliyken ne dediğimi anlamayacaksın. Ardından, veri dizisinin şifresini çözmek için oldukça uzun olan özel anahtarınızı kullanacaksınız:

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

Bu daha sonra verilerin şifresini çözecek ve orijinal düz metin mesajını okumanıza izin verecektir.

Endişelenmeyin, tüm bunları gelecekteki bir makalede daha ayrıntılı olarak ele alacağız. Bunun için takipte kalın!

Asimetrik Şifreleme Üzerine Son Düşünceler

Pekala, asimetrik kriptografi ve buna karşılık gelen şifreleme ve anahtar değişim algoritmaları hakkında yeterince konuştuk. Umarız bu makaleyi asimetrik kriptosistemler hakkında başladığınızdan daha fazla bilgi sahibi olarak bırakırsınız.

Asimetrik şifreleme ve anahtar değişim algoritmaları, modern ortak anahtar altyapısının temel taşlarıdır. Onlar olmadan, internet gibi halka açık kanallar aracılığıyla hassas veya başka türlü gizli bilgileri uzaktan paylaşmanın bir yolu olmazdı. Hâlâ Hollywood filmlerindeki klişe casuslar gibi gizli yüz yüze görüşmeleri kullanıyor olurduk.

Asimetrik şifrelemenin ne olduğunu ve nasıl çalıştığını anlamak, kuruluşunuzun siber savunmasını güçlendirmeye yardımcı olmanın ilk adımıdır. Sertifikalarınızı yönetmenin ve kriptografik anahtarlarınızı korumanın önemini fark ettiğinizde, şirketlerin veri ihlalleri ve diğer güvenlik olayları nedeniyle saçma sapan manşetlerde bulunmasına yardımcı olan birçok tuzaktan kaçınmanıza yardımcı olacaktır.