Как работают криптосистемы RSA?

Криптосистема RSA — это асимметричное шифрование, которое используется при передаче данных через Интернет из-за простоты использования. Она состоит из открытого и закрытого ключа RSA. Открытый ключ используется для шифрования, а его закрытый аналог — для расшифровки. Поскольку не существует алгоритма, который может определить закрытый ключ по открытому, этот метод считается безопасным. Помимо шифрования, криптосистема RSA также подходит для создания цифровых подписей.

Важнейшей особенностью асимметричного шифрования является то, что для повторной расшифровки, например, файла существует не один ключ, а два. В шифровании RSA существует открытый ключ, который находится в свободном доступе, и закрытый ключ, который предпочтительно должен быть известен только одному человеку. Оригинальное шифрование выполняется с помощью открытого ключа RSA. Однако для расшифровки требуется закрытый ключ RSA. Если ключ потерян, шифрование почти наверняка не удастся взломать.

В основе криптосистемы RSA лежит известная из математики функция-ловушка. Она гласит, что функция может быть обращена вспять только при условии введения дополнительной информации. Если такой информации нет, то переменных слишком много, а значит, решение не может быть вычислено в реальные сроки. В случае криптосистемы RSA, закрытый ключ RSA содержит эту дополнительную информацию.

Криптосистема RSA может быть использована для преобразования данных, текста или даже изображения в алгоритм, который делает их неузнаваемыми. Без закрытого RSA-ключа соответствующий файл остается нечитаемым и не может быть расшифрован ни невооруженным глазом, ни программой. Базовые данные сначала преобразуются в натуральные числа, а затем шифруются с помощью открытого ключа RSA. И открытый, и закрытый ключ RSA состоят из пары чисел, причем одно из них в каждом случае одинаково. Это число называется модулем RSA.

Два оставшихся числа называются экспонентой шифрования и экспонентой дешифрования. Они формируются из случайно выбранных простых чисел, которые имеют примерно одинаковый масштаб, но не должны быть слишком близки друг к другу. Затем эти числа вычисляются с помощью математических формул. Процесс шифрования находится в открытом доступе и поэтому может быть легко воспроизведен. Однако, чтобы сделать зашифрованный текст снова читаемым, помимо открытого ключа необходим закрытый ключ RSA. До сих пор не существовало алгоритма, который надежно разбивал бы число на простые множители.

Шифрование RSA используется во многих областях повседневной цифровой жизни. Например, коммуникационный протокол HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) или SSL-сертификаты в большинстве случаев защищены RSA-шифрованием. Криптосистема RSA также подходит для шифрования электронной почты, цифровых мессенджеров, данных изображений или жесткого диска. Поскольку расшифровка займет слишком много времени даже при самой высокой вычислительной мощности без необходимого ключа RSA, этот метод считается сравнительно безопасным.

Во многих случаях криптосистема RSA сочетается с другими методами шифрования, чтобы гарантировать, что содержимое или данные не могут быть открыты или прочитаны без разрешения. Даже если вы переводите свой сайт на SSL, в большинстве случаев используется комбинация различных методов шифрования.

Помимо RSA-шифрования, которое используется, например, в протоколах SSL или TLS, эта техника также подходит для создания цифровой подписи. Для подтверждения подлинности сообщения или файла, а также для гарантии того, что файл не был впоследствии отредактирован, подпись создается с использованием закрытого ключа RSA. Затем открытый ключ можно использовать для проверки соответствия подписи и соответствующего файла.