Digitální podpis je více než jen hezké razítko na souboru PDF. Jedná se o technický mechanismus, který dokazuje dvě skutečnosti: elektronický dokument pochází od konkrétní osoby a od podepsání se nezměnil. Bez toho je odeslání tabulky nebo smlouvy e-mailem jako odeslání pohlednice. Každý si to může přečíst. Každý si může dělat poznámky na okraje.
Autenticita v digitálním světě závisí na šifrování. Nejde jen o skrytí dat. Jedná se o jejich zakódování takovým způsobem, že je může dešifrovat pouze zamýšlený příjemce. Autentizace ověřuje zdroj. Tyto dva procesy spolupracují na vytvoření digitálního podpisu, který odolá ověření.
Hierarchie ověřování
Počítače používají k ověření identity několik metod. Ne všechny jsou stejně spolehlivé.
Hesla jsou nejběžnějším ochráncem. Zadáte své uživatelské jméno a tajnou frázi. Systém porovná tento pár se zabezpečenou databází. Náhoda? Jste v systému. Neshoda? Jste zablokováni. Je to jednoduché. Je to všude. To však nezaručuje, že dokument nebyl změněn poté, co jste opustili prostory.
Kontrolní součty je starší, jednodušší metoda, která je často nepochopena. Kontrolují integritu dat. Pokud se změní byť jen jeden bajt, kontrolní součet se stane neplatným. Zde je návod, jak to funguje v praxi. Představte si datový paket o osmi bajtech. Systém je sečte. Pokud je součet 255 nebo méně, kontrolní součet se rovná tomuto číslu. Pokud překročí 255, kontrolní součet se rovná zbytku dělení 256.
Podívejme se na matematiku pro konkrétní balíček:
- Bajt 1: 212
- Bajt 2: 232
- Bajt 3: 54
- Bajt 4: 135
- Bajt 5: 244
- Bajt 6: 15
- Bajt 7: 179
- Bajt 8: 80
Částka je 1151. Vydělte 1151 256. Dostaneme 4,496. Zaokrouhlete dolů na 4. Vynásobte 4 číslem 256. To se rovná 1024. Odečtěte 1024 od 1151. Výsledkem je kontrolní součet 127.
Pokud někdo změní byť jen jeden bajt těchto dat, nový součet nedá 127 při stejném výpočtu modulo 256. Dojde k porušení integrity.
CRC: lepší detekce chyb
Cyclic Redundancy Codes (CRC) přebírá koncept kontrolních součtů a činí jej spolehlivějším. Místo jednoduchého sčítání používají CRC polynomiální dělení. Výsledná hodnota je obvykle dlouhá 16 nebo 32 bitů. Tato metoda velmi přesně detekuje chyby přenosu. Pokud se během přenosu změní jeden bit, CRC se neshoduje.
CRC a kontrolní součty však mají fatální chybu. Nechrání před úmyslnými útoky. Hacker může změnit data a přepočítat kontrolní součet nebo CRC. Matematika se bude stále sčítat. Příjemce nebude vědět, že data byla úmyslně upravena. K ochraně proti tomu je zapotřebí šifrování.
Šifrování soukromého klíče: Sdílené tajemství
Šifrování soukromým klíčem, známé také jako symetrické šifrování, se opírá o sdílené tajemství. Odesílatel i příjemce musí mít stejný klíč. Představte si šifrovací kolo. Předem souhlasíte, že „A“ se stane „C“ a „B“ se stane „D“. Každé písmeno posunete o dvě pozice.
Posíláte kódovanou zprávu. Váš přítel, který zná pravidlo Shift by 2, ho dešifruje. Každý, kdo zprávu zachytí, uvidí jen nesmysly. Bezpečnost spočívá v utajení klíče. Chyba? Musíte si být jisti, že klíč zůstane tajný na obou koncích komunikace. Pokud je jeden počítač napaden, druhý se stane zranitelným.
Šifrování veřejného klíče: Asymetrické řešení
Tady jsou digitální podpisy opravdu vážné. Šifrování veřejným klíčem používá pár klíčů. Soukromý klíč, který je vlastníkem uchováván v tajnosti. A veřejný klíč, který je sdílen s každým, kdo chce bezpečně komunikovat.
K odeslání zabezpečené zprávy použijete veřejný klíč příjemce. Dešifruje ho svým soukromým klíčem. Ale u digitálního podpisu se proces mění. Dokument podepíšete svým soukromým klíčem. Ostatní to ověří pomocí vašeho veřejného klíče.
Pevným základem je zde hash hodnota. Hašovací algoritmus vezme nezpracovaná data a vytvoří řetězec pevné délky. Tento hash je jedinečný pro konkrétní data. Z hashe je téměř nemožné rekonstruovat původní vstupní data.
Podívejme se na hrubý příklad hashovacího algoritmu:
Číslo vstupu 10667
Algoritmus hash = Vstupní číslo # x 143
Výsledný hash je svázán s tímto konkrétním vstupem. Změňte vstup a hash se úplně změní. Tato vlastnost v kombinaci s asymetrickým šifrováním zajišťuje, že digitální podpis není jen prohlášením o autorství, ale matematickým důkazem této skutečnosti.
Pokuste se pochopit, jak bylo číslo 1525381 získáno vynásobením 10667 číslem 143. Hodně štěstí. Toto je jednosměrná ulice. Matematika usnadňuje pohyb vpřed, ale téměř nemožný pohyb vzad bez původního násobiče. Pokud byste věděli, že 143 je multiplikátor, najít 10667 by bylo triviální. Šifrování veřejným klíčem není tak jednoduché, ale logika je stejná. Spoléhá na složité algoritmy a obrovské hodnoty hash. Mluvíme o číslech o délce 40 nebo 128 bitů. 128bitové číslo nabízí 2^128 kombinací. To je více kombinací, než kolik je molekul vody ve 2,7 milionu olympijských bazénů. I jedna kapka vody obsahuje miliardy takových molekul. Útok hrubou silou je při současné úrovni technologie fyzicky nemožný.
Role digitálních certifikátů v infrastruktuře veřejných klíčů
Škálování šifrování veřejného klíče pro vytížený webový server vyžaduje více než jen matematiku. Potřebujete důvěru. Do obrazu vstupuje digitální certifikát. Toto je digitální identifikátor. Tvrdí, že webový server byl ověřen nezávislou třetí stranou. Touto stranou je Certifikační autorita (CA). CA působí jako důvěryhodný zprostředkovatel. Potvrzuje identitu zúčastněných počítačů. Poté si vzájemně distribuuje jejich veřejné klíče. Bez toho si jen vyměňujete klíče s cizími lidmi. Nebo, ještě hůř, někdo tuto výměnu zachytí. Certifikát tuto mezeru uzavírá. Propojuje abstraktní matematiku se skutečným předmětem.
Standard digitálního podpisu (DSS) a algoritmus DSA
Standard digitálního podpisu (DSS) je reakcí vlády na potřebu ověřování elektronických dokumentů. Využívá Digital Signature Algorithm (DSA). DSS je schválený formát. Vláda USA jej schvaluje pro oficiální použití. DSA spoléhá na pár klíčů. Jeden z nich je uzavřen. To ví jen ten, kdo to podepsal. Druhý je otevřený. Má čtyři různé části. Technický popis lze nalézt v jiných zdrojích. Soukromý klíč vytváří podpis. Veřejný klíč to ověří. Tím je zajištěna neodvratitelnost. Odesílatel nemůže později tvrdit, že zprávu neodeslal. To také dokazuje integritu. Pokud se data během přenosu změní, podpis se stane neplatným.
Elektronické platby pronikají hlouběji do digitální sféry. Základem tohoto zabezpečení jsou digitální podpisy. Chrání transakce stejným způsobem, jakým chrání dokumenty.
Zde je několik zdrojů pro hlubší učení:
- Bionic Buffalo Tech #5: Šifrování
- Iniciativa pro digitální podpis
- Odkazy na témata: Právo, kryptografie a elektronické komunikace
Často kladené otázky
Co je digitální podpis a jak funguje?
Toto je matematický diagram. Dokazuje to pravost digitální zprávy. Platný podpis sděluje příjemci, že zpráva přišla od známého odesílatele. Také zajišťuje, že odesílatel nemůže zprávu odvolat. Konečně poskytuje ochranu proti změnám zprávy během přenosu.
Co myslíte digitálními podpisy?
Stejná definice, mírně upravené znění. Toto je matematické schéma k prokázání pravosti. Pokud jsou splněny nezbytné podmínky, má příjemce rozumné důvody se domnívat, že zpráva pochází od nárokovaného odesílatele. Ví také, že při převodu zůstal nezměněn.
