Základní pojmy

V předchozím článku jsme si formulovali pojem komunikace. Pro naše potřeby je důležitá ta část komunikace, která je realizována za pomoci utajení.

V době počítačů a elektronické komunikace, která nám přináší stále nové a nové možnosti je důležité svá data chránit, zálohovat, rozumně sdílet a v některých případech i šifrovat.

Proč bychom měli něco takového dělat? Napadne vás nějaký důvod?

• „odposlech“ - nemyslíme klasický odposlech
• modifikace přenášených dat - úprava získaných dat
• neoprávněný přístup do sítě
• ztráta

Chránit, zálohovat, sdílet, šifrovat...

Chránit svá data znamená se o ně starat. Vědět a zabezpečit přístup k nim, popř. omezit počet lidí, kteří mají možnost data upravovat či mazat. Jde o formu kontroly a správy.

Zálohovat je snad každému jasné, zvláště pokud se vám již někdy stalo, že jste uložili např. svou práci do školy a druhý den v tom počítači prostě nebyla... Záloha dat je také efektivním řešením při případné poruše pevného disku. Data, ke kterým byste se nemohli dostat, vezmete jednoduše ze zálohy (externího disku, flash disku) a pracujete vesele dál.

Problematika sdílení dat a především těch osobních je při existenci sociálních sítí - facebook, twitter - a komunikačních prostředků - icq, jabber, skype - přinejmenším zapeklitá. Každopádně je na uvážení každého z nás, jaká data kam nasdílí a především jaká přístupová práva k nim nastaví. Podobně je to se sdílením fotografií, videí.

Šifrování dat používáme každý den.

Dokázali byste říci, v jaké souvislosti šifrování používáte?

• WI-FI připojení (protokoly pro připojení do WI-FI sítě)
• šifrování dat v počítači
• internetové bankovnictví - otázka elektronického podpisu
• či systémy ochrany známé jako PGP (Pretty Good Privacy) či PKI (Public Key Infrastructure)

Kódování nebo šifrování?

Text, či informaci, kterou chceme utajit, nazýváme otevřeným textem. Způsob, kterýukryje obsah zprávy, je někdy také známý jako kód, algoritmus či systém pro ukrytí smyslu zprávy. Funguje pak na principu nahrazení slova či každého znaku jiným znakem, či skupinou znaků.

Při kódování je rovněž důležitá tzv. kódová kniha, ve které je sepsána posloupnost nahrazení, a proto je důležitá při dešifrování. Jiný způsob kódování je ten, který nám z otevřeného textu vytvoří šifru. Šifra je tedy systém, který nahrazuje každý znak v otevřeném textu jiným znakem v textu šifrovaném. Rozdíl mezi pojmy kódování ašifrování je značný - kódování zde tvoří nadmnožinu všech možných způsobů, jak utajit text, šifrování je již konkrétní způsob.

Private key nebo public key

Otevřený text, na který byl aplikován algoritmus či šifra, je potom pojmenován šifrovaný text. Proto, aby mohlo dojít k dešifrování zprávy, musí odesílatel předat klíč.

Klíče jsou dvojího typu; veřejný, který je znám všem, je veřejně dostupný a obvykle se s jeho pomocí šifruje otevřený text, a soukromý klíč, který je utajovaný, znám by měl být pouze adresátovi a slouží k dešifrování zašifrovaného textu. Přehledně je to vyobrazeno na obrázku 1. 

Obr. 1 Obecný algoritmus šifrování

Symetricky nebo asymetricky

Nyní se podíváme na základní rozdíly mezi dnešními algoritmy.

Symetrické šifry fungují na principu stejného klíče obr. 2.

Obr. 2 Symetrické šifrování

Otevřený text zašifruji a zvolím si klíč. Aby mohl adresát zprávu dešifrovat, potřebuje znát klíč. Tento klíč mu musím poskytnout já. On zašifrovaný text pomocí něho rozšifruje a získá text otevřený. Již zde je zřejmý hlavní problém symetrického šifrování, který spočívá v transportu klíče mezi odesilatelem a adresátem.

Šifrovat můžeme i asymetricky obr. 3.

Obr. 3 Asymetrické šifrování

Odesilatel zašifruje zprávu pomocí svého soukromého klíče. Zprávu pošle a s ní i veřejný klíč. Adresát z veřejného klíče odvodí svůj klíč a zprávu dešifruje. Pro lepší představu je to jako zámeček se dvěma klíči, odesílatel ho svým klíčem zamkne (zašifruje), ale už ho nemůže zpátky odemknout - k tomu slouží adresátův klíč, kterým zámeček odemkneme (dešifrujeme) a dostaneme se ke zprávě.

Vedle dnešních symetrických a asymetrických algoritmů tu byly mnohem dříve jednodušší šifry, vzpomenete na některé?

• Morseova abeceda (není tak úplnou šifrou, ale přiznejte si, že vás napadla hned mezi prvními)
• Caesarova posunová šifra
• Polybiův čtverec
• Šifra podle plotu
• Mřížka

...

Dřívější šifry

Šifry, které známe od starověku, jsou založené na poněkud jiných algoritmech, ale přece byly ve své době dostačující. Dělíme je na substituční a transpoziční. Substituční algoritmus představuje jednoduchý šifrovací systém, který nahrazuje každé písmenko zprávy jiným písmenkem (znakem), ale zachovává svou pozici. (znak a substituujeme znakem b - napořád) Příkladem substituční šifry je právě známá Caesarova šifra.

Druhým typem je systém založený na transpozici, kde se přemístí každé písmeno zprávy na jiné místo, ale zachová si svou hodnotu (znaky si zahrají škatulata). Transpoziční algoritmus je uplatněný právě u šifry podle plotu. „Nejlepší - rozumíme nejsilnější" šifry i v dnešní době jsou ty, které kombinují oba tyto způsoby.

Abychom ale pořád nemluvili pouze o šifrování - proti šikovným kryptografům (ti, co se snaží vyrobit neprolomitelnou šifru) stojí mnohdy šikovnější kryptoanalytici (ti se šifry snaží prolomit bez znalosti klíče), a proto je čím dál těžší vymyslet šifru, která bude relativně neprolomitelná.

Shrnutí

Šifrování je nedílnou součástí elektronické komunikace. Řekli jsme si některé základní pojmy, které s tímto tématem velmi úzce souvisí.

Zdroje

SINGH, Simon. Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii. 2. vyd. v českém jazyce. Praha: Dokořán, 2009. ISBN 978-807-3632-687.

JIROUŠEK, Radim. Principy digitální komunikace. Vyd. 1. Voznice: Leda, 2006, 309 s. ISBN 80-733-5084-X.