Simetrik şifreleme, asimetrik şifreleme ve özetleme (hashing)

İnsanlar genellikle “şifrelenmiş” der, sanki bu bir güvenlik sorusunu çözüyormuş gibi. Çözmez, çünkü şifreleme tek bir şey değildir. Bu ders, neredeyse her dijital koruma iddiasının arkasındaki üç yapı taşını ele alır: simetrik şifreleme, asimetrik şifreleme ve özetleme (hashing). Her biri farklı bir şeyi garanti eder ve hangisinin devrede olduğunu bilmek, gerçekte neyin korunduğunu size söyler.

Simetrik şifreleme: tek bir paylaşılan anahtar

Cloudflare’ın Öğrenme Merkezi simetrik şifrelemeyi basitçe tanımlar: “yalnızca tek bir anahtar vardır ve tüm iletişim kuran taraflar hem şifreleme hem de şifre çözme için aynı (gizli) anahtarı kullanır.” Gelişmiş Şifreleme Standardı (AES), kısa anahtar uzunluğu onu kaba kuvvetle kırılabilir hale getiren eski Veri Şifreleme Standardı’nın (DES) yerini aldıktan sonra bugünün standart örneğidir. Simetrik şifreleme hızlıdır ve verinizin büyük kısmını gerçekten karıştıran şeydir; bu ister diskteki bir dosya olsun ister HTTPS üzerinden yüklenen bir web sayfasının gövdesi olsun. Temel sorunu dağıtımdır: her iki tarafın da aynı gizli anahtara ihtiyacı vardır ve o anahtarı başka kimse görmeden karşı tarafa ulaştırmak, tam olarak asimetrik şifrelemenin çözdüğü sorundur.

Asimetrik şifreleme: çift olarak çalışan iki anahtar

Asimetrik, ya da açık anahtarlı, şifrelemede matematiksel olarak birbirine bağlı iki anahtar vardır: Cloudflare’a göre “bir anahtar şifreleme için, farklı bir anahtar ise şifre çözme için kullanılır.” Şifreleme anahtarı herkese açıklanabilir — bu yüzden “açık anahtar” denir — eşleşen şifre çözme anahtarı ise gizli kalır. Açık anahtarla kilitlenen veri yalnızca özel anahtarla açılabilir. Bu, hiç tanışmamış iki kişinin açık bir ağ üzerinden paylaşılan bir sır üzerinde anlaşmasını sağlayan şeydir; tam olarak her HTTPS bağlantısının başında olan da budur (bir sonraki ders bu el sıkışmayı ayrıntılı olarak ele alır). RSA ve eliptik eğri kriptografisi bugün bunun arkasındaki yaygın algoritmalardır.

Özetleme (hashing): bir kilit değil, bir parmak izi

Bir özet (hash) fonksiyonu yukarıdakilerin hiçbiri değildir: hiçbir şeyi kilitlemez ve onu açacak bir anahtar yoktur. NIST bunu, “keyfi uzunluktaki bir bit dizisini sabit uzunlukta bir bit dizisine eşleyen” bir fonksiyon olarak tanımlar — sade bir dille, herhangi bir dosyayı veya mesajı kısa, sabit boyutlu bir parmak izine dönüştürür. NIST, onaylı bir özet fonksiyonunun sahip olması gereken özellikleri belirtir: belirli bir çıktıyı üreten bir girdiyi bulmak hesaplama açısından imkânsız olmalıdır (tek yönlülük) ve aynı çıktıyı üreten iki farklı girdi bulmak da imkânsız olmalıdır (çakışma direnci). Özetlemenin bütünlüğü kontrol etmesinin — bu dosya değişti mi? — ve depolanan parolaları korumasının nedeni budur: bir hizmet, gerçek parolayı hiç saklamadan bir parolayı depolanan özetiyle karşılaştırabilir. MD5 ve SHA-1 gibi eski özet fonksiyonları artık kararlı bir saldırgana karşı güvenli sayılmıyor, bu yüzden modern sistemler bunun yerine SHA-2 veya SHA-3 ailelerini kullanıyor.

Her birinin gerçekte neyi garanti ettiği

Pratikte nasıl bir araya gelirler

Neredeyse hiçbir şey bunlardan yalnızca birini kullanmaz. Tipik bir güvenli bağlantı, paylaşılan bir sır üzerinde anlaşmak için kısa süreliğine asimetrik şifreleme kullanır, ardından gerçek veri için hızlı simetrik şifrelemeye geçer, bu arada özetleme de gönderilen hiçbir şeyin yolda değiştirilmediğinden emin olmak için sürekli çalışır. Bu üç rolü tanımak, bu kursun geri kalanının — imzalar, sertifikalar, TLS ve uçtan uca şifreleme — ayrı birer sihir değil, aynı küçük araç kümesinin birleşimleri olarak anlam kazanmasını sağlar.