Symmetrisk kryptering, asymmetrisk kryptering, og hashing

Folk sier ofte «det er kryptert» som om det avgjør et sikkerhetsspørsmål. Det gjør det ikke, fordi kryptering ikke er én ting. Denne leksjonen dekker de tre byggeklossene bak nesten alle påstander om digital beskyttelse: symmetrisk kryptering, asymmetrisk kryptering, og hashing. Hver garanterer noe forskjellig, og å vite hvilken som er i spill forteller deg hva som faktisk er beskyttet.

Symmetrisk kryptering: én delt nøkkel

Cloudflares Learning Center beskriver symmetrisk kryptering enkelt: «det finnes bare én nøkkel, og alle kommuniserende parter bruker den samme (hemmelige) nøkkelen for både kryptering og dekryptering.» Advanced Encryption Standard (AES) er standardeksempelet i dag, etter å ha erstattet den eldre Data Encryption Standard (DES) etter at DES’ korte nøkkellengde gjorde den knekkbar med brute force. Symmetrisk kryptering er rask og er det som faktisk krypterer det meste av dataene dine, enten det er en fil på disk eller innholdet i en nettside lastet over HTTPS. Det sentrale problemet er distribusjon: begge sider trenger samme hemmelige nøkkel, og å få den nøkkelen til den andre parten uten at noen andre ser den, er nøyaktig problemet asymmetrisk kryptering løser.

Asymmetrisk kryptering: to nøkler som fungerer som et par

I asymmetrisk, eller offentlig-nøkkel, kryptering finnes det to matematisk koblede nøkler: «én nøkkel brukes for kryptering, og en annen nøkkel brukes for dekryptering,» ifølge Cloudflare. Krypteringsnøkkelen kan publiseres til hvem som helst — derav «offentlig nøkkel» — mens den tilhørende dekrypteringsnøkkelen forblir privat. Data låst med den offentlige nøkkelen kan bare låses opp med den private nøkkelen. Dette er det som lar to personer som aldri har møttes, bli enige om en delt hemmelighet over et åpent nettverk, som er nøyaktig det som skjer i starten av hver HTTPS-tilkobling (neste leksjon dekker dette håndtrykket i detalj). RSA og elliptisk-kurve-kryptografi er de vanlige algoritmene bak det i dag.

Hashing: et fingeravtrykk, ikke en lås

En hash-funksjon er ingen av delene ovenfor: den låser ingenting, og det finnes ingen nøkkel å låse den opp med. NIST definerer den som en funksjon som «mapper en bitstreng av vilkårlig lengde til en bitstreng med fast lengde» — i vanlige ord, den gjør om enhver fil eller melding til et kort fingeravtrykk med fast størrelse. NIST spesifiserer egenskapene en godkjent hash-funksjon må ha: det må være beregningsmessig umulig å finne en input som produserer en gitt output (enveis), og umulig å finne to forskjellige input som produserer samme output (kollisjonsmotstand). Dette er hvorfor hashing sjekker integritet — endret denne filen seg? — og beskytter lagrede passord: en tjeneste kan sjekke et passord mot sin lagrede hash uten noensinne å ha lagret det faktiske passordet. Eldre hash-funksjoner som MD5 og SHA-1 anses ikke lenger som trygge mot en målrettet angriper, som er hvorfor moderne systemer bruker SHA-2- eller SHA-3-familiene i stedet.

Hva hver av dem faktisk garanterer

Hvordan de kombineres i praksis

Nesten ingenting bruker bare ett av disse. En typisk sikker tilkobling bruker asymmetrisk kryptering kort, for å bli enige om en delt hemmelighet, og bytter deretter til rask symmetrisk kryptering for selve dataene, mens hashing kjører gjennom hele tiden for å sikre at ingenting sendt ble endret underveis. Å gjenkjenne disse tre rollene er det som gjør resten av dette kurset — signaturer, sertifikater, TLS, og ende-til-ende-kryptering — forståelig som kombinasjoner av det samme lille settet med verktøy, i stedet for separat magi.