Криптографиялық кілттер түрлері және қауіпсіздігі

Кіріспе

Криптографиялық кілт – аутентификация, авторизация және шифрлау сияқты криптографиялық функцияларды құлыптау немесе ашу үшін қолданылатын деректер тізбегі. Криптографиялық кілттер атқаратын қызметтеріне қарай криптографиялық кілттер түрлеріне бөлінеді.

Сипаттама

Мысалы, бірнеше кілт сақталатын кілт сақинасын қарастырайық. Бұл кілттер түрлі пішінде және мөлшерде болуы мүмкін, бірақ бір нәрсе анық – әрқайсысы әдетте жеке мақсатқа қызмет етеді. Бір кілт көлікті іске қосу үшін, ал екіншісі – сақтау камерасын ашу үшін қолданылуы мүмкін. Көлік кілті сақтау камерасын ашпайды, және керісінше. Бұл мысал криптографиялық кілт түрлерінің қалай жұмыс істейтінін түсінуге көмектеседі. Бұл кілттер олардың қолданылу жолына және қасиеттеріне қарай жіктеледі. Криптографиялық кілттің жіктелуі оның қолданылуына және қасиеттеріне байланысты. Мысалы, кілт симметриялық, ашық немесе жеке қасиеттердің біріне ие болуы мүмкін. Сондай-ақ, кілттер бір жеке және бір ашық кілттен тұратын жұптарға біріктірілуі мүмкін, мұндай жұптар асимметриялық кілт жұбы деп аталады.

Асимметриялық және симметриялық кілттер

Асимметриялық кілттер симметриялық кілттерден ерекшеленеді, себебі алгоритмдер шифрлау және шифрлауды жою үшін бөлек кілттерді пайдаланады, ал симметриялық кілт алгоритмі екі процеске де бір кілтті қолданады. Асимметриялық алгоритммен бірнеше кілттер қолданылғандықтан, процесс симметриялық кілт алгоритміне қарағанда ұзаққа созылады. Дегенмен, артықшылығы асимметриялық алгоритм симметриялық кілт алгоритмінен әлдеқайда қауіпсіз екендігінде. Симметриялық кілтпен кілтті қабылдаушыға жіберу қажет, онда кілттің ұсталып қалуы немесе бұрмалануы мүмкін. Асимметриялық кілтпен хабарлама және/немесе қоса берілген деректерді ашық кілт арқылы жіберу немесе қабылдау мүмкін; алайда, қабылдаушы немесе жіберуші хабарламаға және/немесе қоса берілген деректерге қол жеткізу үшін өзінің жеке кілтін пайдаланады. Осылайша, асимметриялық кілттер құпия хабарламалар мен деректерді жіберу үшін және хабарламаның бұзылмағанын растау үшін аутентификация қажет болған кезде қолдануға ыңғайлы. Тек қана қабылдаушы, ол жеке кілттің иесі (шифрлауға арналған кілт), хабарламаны кодтауға қабілетті. Ашық кілтті алушылар арасында алмасуға болады, бірақ жеке кілт бір орында сақталады және алмасылмайды, бұл оны таралу барысында ұстап алудан қорғайды. Жеке қолтаңба кілті – асимметриялық (ашық) кілт жұптарының жеке кілттері, олар ашық кілт алгоритмдерімен цифрлық қолтаңбаларды жасау үшін қолданылады, бұл ұзақ мерзімді салдарлары болуы мүмкін. Дұрыс қолданылғанда, жеке қолтаңба кілттерін аутентификация, тұтастық және жоққа шығарусыздық үшін пайдалануға болады. Ашық қолтаңбаны тексеру кілті – цифрлық қолтаңбаларды тексеру үшін, пайдаланушының жеке басын растау үшін, деректердің тұтастығын анықтау үшін, жоққа шығарусыздық үшін немесе олардың комбинациясын тексеру үшін ашық кілт алгоритмімен қолданылатын асимметриялық кілт жұбының ашық кілті. Симметриялық аутентификация кілті – симметриялық кілт алгоритмімен бірге хабарламалардың, байланыс сессияларының немесе сақталған деректердің тұтастығы мен көзін қамтамасыз ету үшін қолданылады. Жеке аутентификация кілті – ақпараттың тұтастығына және хабарламалардың, байланыс сессияларының немесе сақталған деректердің бастау тегіне кепілдік беру үшін ашық кілт алгоритмімен бірге қолданылатын асимметриялық кілт жұбының жеке кілті. Аутентификацияның ашық кілті – ақпараттың тұтастығын анықтау және субъектілердің жеке басын, немесе хабарламалардың, байланыс сессияларының немесе сақталған деректердің көзін растау үшін ашық кілт алгоритмімен қолданылатын асимметриялық кілт жұбының ашық кілті. Симметриялық деректерді шифрлау кілті – бұл кілттер симметриялық кілт алгоритмімен ақпаратты құпиялылықпен қорғау үшін қолданылады. Симметриялық кілт орама кілті – симметриялық кілт алгоритмдерін қолдана отырып, басқа кілттерді шифрлау үшін қолданылады. Кілтті орама кілттері кілтті шифрлау кілттері деп те аталады. Симметриялық және асимметриялық кездейсоқ сандарды жасау кілттері – бұл кездейсоқ сандарды жасау үшін қолданылатын кілттер. Симметриялық бас кілт – симметриялық криптографиялық әдістерді қолдана отырып, басқа симметриялық кілттерді (мысалы, деректерді шифрлау кілттерін, кілтті орау кілттерін немесе аутентификация кілттерін) алу үшін қолданылады. Жеке кілт тасымалдау кілті – ашық кілт алгоритмі арқылы байланысты ашық кілтпен шифрланған кілттерді шифрлау үшін қолданылатын асимметриялық кілт жұптарының жеке кілті. Кілтті тасымалдау кілттері әдетте кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін қолданылады. Қоғамдық кілт тасымалдау кілті – кілттерді шифрлау үшін пайдаланылатын асимметриялық кілт жұптарының қоғамдық кілті. Бұл кілттер кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін қолданылады. Симметриялық кілт келісім кілті – бұл симметриялық кілттер кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін симметриялық кілт келісім алгоритмін пайдаланады. Жеке статикалық кілт келісім кілті – кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін қолданылатын асимметриялық кілт жұптарының жеке кілттері. Қоғамдық статикалық кілт келісім кілті – кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін қолданылатын асимметриялық кілт жұптарының қоғамдық кілті. Жеке эфемерлік кілт келісім кілті – бір немесе бірнеше кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін бір рет ғана қолданылатын асимметриялық кілт жұптарының жеке кілттері. Қоғамдық эфемерлік кілт келісім кілті – бір кілт құру транзакциясында бір немесе бірнеше кілттерді (мысалы, кілтті орау кілттері, деректерді шифрлау кілттері немесе MAC кілттері) және, мүмкіндігінше, басқа кілтті материалдарды (мысалы, инициализациялау векторларын) құру үшін қолданылатын асимметриялық кілт жұптарының қоғамдық кілті. Симметриялық рұқсат кілті – симметриялық криптографиялық әдіс арқылы субъектіге құқықтарды беру үшін қолданылады. Рұқсат кілті рұқсатталған субъектілерге қол жеткізу құқықтарын бақылау және беруге жауапты субъектіге және ресурстарға қол жеткізуді іздейтін субъектіге белгілі. Жеке рұқсат кілті – субъектіге құқықтарды беру үшін қолданылатын асимметриялық кілт жұбының жеке кілті. Қоғамдық рұқсат кілті – байланысты жеке рұқсат кілтін білетін субъекті үшін құқықтарды тексеру үшін қолданылатын асимметриялық кілт жұбының қоғамдық кілті.

Asymmetric keys differ from symmetric keys in that the algorithms use separate keys for encryption and decryption, while a symmetric key’s algorithm uses a single key for both processes. Because multiple keys are used with an asymmetric algorithm, the process takes longer to produce than a symmetric key algorithm would. However, the benefits lay in the fact that an asymmetric algorithm is much more secure than a symmetric key algorithm is. With a symmetric key, the key needs to be transmitted to the receiver, where there is always the possibility that the key could be intercepted or tampered with. With an asymmetric key, the message and/or accompanying data can be sent or received by using a public key; however, the receiver or sender would use his or her personal private key to access the message and/or accompanying data. Thus, asymmetric keys are suited for use for transmitting confidential messages and data and when authentication is required for assurance that the message has not been tampered with. Only the receiver, who is in possession of the private key’s corresponding to the public key(encryption only key), has the ability to decode the message. A public key can be sent back and forth between recipients, but a private key remains fixed to one location and is not sent back and forth, which keeps it safe from being intercepted during transmission. Private signature key Private signature keys are the private keys of asymmetric (public) key pairs that are used by public key algorithms to generate digital signatures with possible long term implications. When properly handled, private signature keys can be used to provide authentication, integrity and non repudiation. Public signature verification key A public signature verification key is the public key of an asymmetric key pair that is used by a public key algorithm to verify digital signatures, either to authenticate a user's identity, to determine the integrity of the data, for non repudiation, or a combination thereof. Symmetric authentication key Symmetric authentication keys are used with symmetric key algorithms to provide assurance of the integrity and source of messages, communication sessions, or stored data. Private authentication key A private authentication key is the private key of an asymmetric key pair that is used with a public key algorithm to provide assurance as to the integrity of information, and the identity of the originating entity or the source of messages, communication sessions, or stored data. Public authentication key A public authentication key is the public key of an asymmetric key pair that is used with a public key algorithm to determine the integrity of information and to authenticate the identity of entities, or the source of messages, communication sessions, or stored data. Symmetric data encryption key These keys are used with symmetric key algorithms to apply confidentiality protection to information. Symmetric key wrapping key Symmetric key wrapping keys are used to encrypt other keys using symmetric key algorithms. Key wrapping keys are also known as key encrypting keys. Symmetric and asymmetric random number generation keys These are keys used to generate random numbers. Symmetric master key A symmetric master key is used to derive other symmetric keys (e. g., data encryption keys, key wrapping keys, or authentication keys) using symmetric cryptographic methods. Private key transport key Private key transport keys are the private keys of asymmetric key pairs that are used to decrypt keys that have been encrypted with the associated public key using a public key algorithm. Key transport keys are usually used to establish keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., initialization vectors). Public key transport key Public key transport keys are the public keys of asymmetric key pairs that are used to encrypt keys using a public key algorithm. These keys are used to establish keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., Initialization Vectors). Symmetric key agreement key These symmetric keys are used to establish keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys, or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., Initialization Vectors) using a symmetric key agreement algorithm. Private static key agreement key Private static key agreement keys are the private keys of asymmetric key pairs that are used to establish keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys, or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., Initialization Vectors). Public static key agreement key Public static key agreement keys are the public keys of asymmetric key pairs that are used to establish keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys, or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., Initialization Vectors). Private ephemeral key agreement key Private ephemeral key agreement keys are the private keys of asymmetric key pairs that are used only once to establish one or more keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys, or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., Initialization Vectors). Public ephemeral key agreement key Public ephemeral key agreement keys are the public keys of asymmetric key pairs that are used in a single key establishment transaction to establish one or more keys (e. g., key wrapping keys, data encryption keys, or MAC keys) and, optionally, other keying material (e. g., Initialization Vectors). Symmetric authorization key Symmetric authorization keys are used to provide privileges to an entity using a symmetric cryptographic method. The authorization key is known by the entity responsible for monitoring and granting access privileges for authorized entities and by the entity seeking access to resources. Private authorization key A private authorization key is the private key of an asymmetric key pair that is used to provide privileges to an entity. Public authorization key A public authorization key is the public key of an asymmetric key pair that is used to verify privileges for an entity that knows the associated private authorization key.