Кіріспе

Жеке сәйкестік негіздегі шифрлау (IBE) – жеке сәйкестік негіздегі криптографияның маңызды құралы. Ол – пайдаланушының жеке басын анықтайтын бірегей ақпарат (мысалы, пайдаланушының электрондық пошта мекенжайы) оның ашық кілті болып табылатын ашық кілт шифрлау түрі. Яғни, жүйеге қатысты ашық параметрлерге қол жеткізе алатын жіберуші, алушының аты-жөнінің немесе электрондық пошта мекенжайының мәтіндік түрін кілт ретінде пайдаланып хабарламаны шифрлай алады. Алушы өзінің шифрлау кілтін сенімді болуы керек орталық органнан алады, себебі ол әрбір пайдаланушы үшін құпия кілттерді жасайды. Жеке сәйкестік негіздегі шифрлауды 1984 жылы Ади Шамир ұсынған. Бірақ ол тек жеке сәйкестік негіздегі қолтаңбалардың мысалын келтіре алды. Жеке сәйкестік негіздегі шифрлау көп жыл бойы шешілмей келген мәселе болып қалды. 2001 жылы Бонэ-Фрэнклин схемасы және Кокстің квадраттық қалдықтарға негізделген шифрлау схемасы IBE мәселесін шешті.

Шифрлау жүйелері

Қазіргі кезде ең тиімді сәйкестік негізделген шифрлау схемалары эллиптік қисықтардағы билинеарлық жұптастыруларға, мысалы Вейл немесе Тейт жұптастыруларына негізделген. Осы схемалардың біріншісін Дэн Боне және Мэтью К. Франклин (2001) әзірледі, ол Эльгамал тәрізді әдіс қолданып, кездейсоқ шифрлық мәтіндерді ықтималдықпен шифрлейді. Боне-Франклин схемасы қауіпсіздігі дәлелденгенімен, оның қауіпсіздік дәлелі белгілі бір эллиптік қисық топтарындағы мәселелердің қиындығы туралы салыстырмалы түрде жаңа болжамдарға сүйенеді. 2001 жылы Клиффорд Кокс жеке сәйкестік негізделген шифрлауға басқа бір тәсіл ұсынды. Кокс IBE схемасы жақсы зерттелген болжамдарға (квадраттық қалдық болжамы) негізделген, бірақ шифрлық мәтіннің көлемін едәуір арттыра отырып, хабарламаларды бір биттен бастап шифрлейді. Осы себепті ол симметриялық шифрмен қолдануға арналған сессия кілті сияқты ең қысқа хабарламалардан басқа, барлық хабарламаларды жіберу үшін өте тиімсіз және қолдануға қолайсыз. IBE-ге үшінші тәсіл – торларды пайдалану.

Артықшылықтар

Кез келген жеке басының шифрлау схемасының маңызды артықшылықтарының бірі – егер пайдаланушылар саны шектеулі болса, барлық пайдаланушыларға кілттер берілгеннен кейін үшінші тараптың құпиясы жойылса болады. Бұл жүйе кілттер бір рет берілгеннен кейін әрқашан жарамды деп есептейді, сондықтан (негізгі жүйеде кілтті қайтарып алу әдісі болмайды). Бұл жүйенің кілтті қайтарып алу мүмкіндігі бар туындыларының көпшілігі бұл артықшылықты жоғалтады. Сонымен қатар, ашық кілттер идентификаторлардан туындағандықтан, IBE ашық кілттерді тарату инфрақұрылымының қажеттілігін жояды. Ашық кілттердің сенімділігі, егер жеке кілттерді тиісті пайдаланушыға қауіпсіз жеткізілсе (сенімділік, толықтық, құпиялылық) қамтамасыз етіледі. Бұл аспектілерден басқа, IBE идентификаторға қосымша ақпаратты енгізу мүмкіндігінен туындайтын қызықты мүмкіндіктерді ұсынады. Мысалы, жіберуші хабарламаның мерзімін белгілей алады. Ол бұл уақыт белгісін нақты алушының идентификаторына қосады (мысалы, X.509 сияқты екілік форматты пайдаланады). Алушы осы ашық кілт үшін жеке кілтті алу үшін PKG-мен байланысқанда, PKG идентификаторды тексеріп, мерзімі өткен жағдайда кілтті беруден бас тарта алады. Жалпы, идентификаторға деректерді енгізу – жеке кілттің идентификаторға тәуелділігі арқылы сенімділігі кепілдендірілген, жіберуші мен PKG арасындағы қосымша байланыс арнасын ашумен байланысты.

Кемшіліктері

Егер жеке кілт генераторы (PKG) бұзылса, сол сервер қолданған ашық-жеке кілт жұбының өмірлік циклы бойында қорғалған барлық хабарламалар да бұзылады. Бұл PKG-ді қарсыластар үшін жоғары құнды нысанаға айналдырады. Бұзылған серверге байланысты тәуекелді азайту үшін, негізгі жеке-ашық кілт жұбын жаңа, тәуелсіз кілт жұбымен жаңартуға болады. Дегенмен, бұл барлық пайдаланушылардың сервердің ең соңғы ашық кілтіне ие болуын қажет ететін кілтті басқару мәселесін тудырады. Жеке кілт генераторы (PKG) пайдаланушылар үшін жеке кілттерді жасайтындықтан, ол рұқсатсыз кез келген хабарламаны шифрлауға және/немесе қол қоюға мүмкіндік алады. Бұл IBS жүйелерін жауапкершіліктен қашып құтылуға болмайтын жағдайларда пайдалануға мүмкін емес екенін білдіреді. Өз PKG-ін иеленетін және жүйелік әкімшілеріне сенетін, сондай-ақ жауапкершіліктен қашып құтылу қажеттілігі жоқ ұйымдар үшін бұл мәселе болмауы мүмкін. Қазіргі PKI жүйесінде жасырын кілтті сақтау мәселесі туындамайды, себебі жеке кілттер әдетте пайдаланушының компьютерінде жасалады. Контекстке байланысты кілтті сақтау оң жақ белгі ретінде қарастырылуы мүмкін (мысалы, кәсіпорындар ішінде). Эскроуды жоятын бірнеше нұсқалы жүйелер ұсынылды, олар сертификатқа негізделген шифрлау, құпияны бөлісу, кілтті қауіпсіз беру криптографиясы және сертификатсыз криптографияны қамтиды. Жүйеге қосылған кезде жеке кілтті беру үшін пайдаланушы мен жеке кілт генераторы (PKG) арасындағы қауіпсіз канал қажет. Үлкен масштабты жүйе үшін SSL сияқты қосылым әдеттегі шешім болып табылады. PKG-де тіркелген пайдаланушылар өздерін сәйкестендіре алатынын ескеру маңызды. Принцип бойынша, бұл пайдаланушы аты, пароль немесе смарт-карталарда басқарылатын ашық кілттер арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. IBE шешімдері кодты бұзуға қабілетті кванттық компьютерлерге қарсы қауіпсіз емес криптографиялық техникаларға сүйене алады (Шор алгоритміне қараңыз).