رمزگذاری کلید عمومی و خصوصی و امضاهای دیجیتالی
دوشنبه ها با بلاک چین – درس گفتار نهم
دکتر سیدعرفان لاجوردی – مدیرعامل موسسه حقوقی فرصت
تقدیم به ساتوشی ناکاماتو
هنگامی که DARPAnet شروع به کار کرد، انقلاب دوم در حال سربرآوردن بود. الگوریتم های رمزنگاری جدید، ابزارهای ایمن و معتبر جدیدی برای تبادل پیام، پرونده ها و سایر اطلاعات در اختیار افراد و ماشین ها قرار دادند. در سال 1976، ویتفیلد دیفی (Whitfield Diffie) و مارتی هلمن (Marty Hellman)، دو رمزگذار از دانشگاه استنفورد، با هوشمندی، مفهوم «رمزنگاری کلید عمومی–خصوصی» را ابداع، و یکی از مشکلات اساسی رمزنگاری که نیاز به توزیع امن کلید بود را حل کردند، و در عین حال یک پایه نظری برای امضای دیجیتالی معتبر ایجاد کردند.
تا پیش از ظهور رمزگذاری کلید عمومی–خصوصی، ارسال پیام خصوصی دشوار بود. پیام های رمزگذاری شده از کانال های ناامن عبور می کردند که آن ها را در برابر رهگیری آسیب پذیر می کرد. برای ارسال یک پیام رمزگذاری شده، پیام باید با استفاده از «کلید» (به آن رمزنگاری نیز می گفتند) رمزگذاری می شد، و در نتیجه، یک رشته متن غیر‌قابل نفوذ به وجود می آمد. هنگامی که پیام رمزگذاری شده به مقصد مورد نظر خود می رسید، گیرنده از همان کلید برای رمزگشایی متن رمزگذاری شده و نمایش پیام اصلی استفاده می کرد.
یکی از محدودیت های قابل توجه در سیستم های رمزنگاری اولیه این بود که این کلید، برای حفظ محرمانه بودن هر پیام ارسال شده ضروری بود. طرفین استفاده کننده از این سیستم ها، قبل از مبادله پیام ها، باید روی یک کلید توافق می کردند یا کلید باید به نوعی به طرف گیرنده منتقل می شد. با توجه به این محدودیت ها، کلیدها به راحتی در معرض خطر قرار می گرفتند. اگر شخص ثالث به یک کلید دسترسی پیدا می کرد، می توانست ارتباط را رهگیری کرده و پیام رمزگذاری شده را رمزگشایی کند.
رمزگذاری کلید عمومی– خصوصی با ایجاد امکان ارسال پیام های رمزگذاری شده بدون نیاز به کلید مشترک، این مشکل را برطرف کرد. در مدل دیفی و هلمن، هر دو طرف در مورد یک کلید عمومی مشترک توافق می کردند و هر یک از طرفین یک کلید خصوصی منحصر به فرد تولید می کرد. کلید خصوصی، به عنوان یک رمز عبور مخفی عمل می کرد که طرفین مجبور به اشتراک آن نبودند، در حالی که کلید عمومی به عنوان نقطه مرجع عمل می کرد و می‌توانست آزادانه ارسال شود. دیفی و هلمن دریافتند، با ترکیب کلید عمومی و کلید خصوصیِ یکی از طرفین و سپس ترکیب کردن حاصل اینکار با کلید خصوصی طرف مقابل، می توان کلید مخفی عمومی ایجاد کرد که هم برای رمزگذاری و هم برای رمزگشایی پیام ها استفاده شود.
در سال 1978، اندکی پس از آن که دیفی و هلمن کارهای بنیادی خود را به طور علنی ارائه کردند، گروهی از رمزنگاران MIT –رون ریوست، آدی شامیر و لن آدلمان– بر اساس تحقیقات دیفی و هلمن تشکیل شدند. آن ها الگوریتمی معروف به الگوریتم RSA (متشکل از حروف نخست نام خانوادگی توسعه دهندگان) ایجاد کردند تا مجموعه ای از کلیدهای عمومی و خصوصی متشکل از ضرب دو عدد اول بزرگ، ایجاد کنند که به صورت ریاضی به هم پیوند داشتند. این رمزنویسان دریافتند، ضرب دو عدد اول بزرگ با هم نسبتاً آسان است، اما محاسبه این که از کدام اعداد اول استفاده می شود بسیار دشوار بود – حتی برای رایانه های قدرتمند – (فرآیندی که به عنوان فاکتور‌سازی اول شناخته می شود).
با بهره گیری از این ویژگی ریاضی، الگوریتم RSA به مردم اجازه داد کلیدهای عمومی خود را به طور گسترده ای در اختیار دیگران قرار دهند، زیرا می دانستند که کشف کلیدهای خصوصی اصلی (مخفی) تقریباً غیرممکن است. به عنوان مثال، اگر آلیس می خواست اطلاعات حساسی را برای باب ارسال كند، می توانست با استفاده از كلید عمومی خود و كلید عمومی باب، اطلاعات را رمزگذاری كرده و پیام رمزگذاری شده را به صورت عمومی پخش كند. با استفاده از الگوریتم RSA و به موجب استفاده از فاکتورهای اولیه، فقط کلید خصوصی باب می توانست پیام را رمزگشایی کند.
استفاده از رمزنگاری کلید عمومی–خصوصی فراتر از رمزگذاری پیام ها رفت. همان طور که دیفی و هلمن تشخیص دادند، با ایجاد سیستم های رمزنگاری جدید که در آن «رمزگذاری و رمزگشایی توسط کلیدهای مجزا مدیریت می شد» رمزنگاری کلید عمومی–خصوصی می توانست از امضاهای دیجیتالی امن و معتبر پشتیبانی کند که در برابر جعل بسیار مقاوم بودند،– و جایگزین امضاهای کتبی می‌شد که «به ابزارهای کاغذی و قرارداد نیاز دارند».
به عنوان مثال، با استفاده از الگوریتم RSA، یک فرستنده می توانست «امضای دیجیتالی» را که از ترکیب پیام با کلید خصوصی فرستنده ایجاد می شد، به پیام پیوست کند. پس از ارسال، طرف دریافت کننده می توانست با استفاده از کلید عمومی طرف ارسال کننده، صحت و درستی پیام را بررسی کند. با استفاده از رمزنگاری کلید عمومی–خصوصی و امضاهای دیجیتالی، اگر آلیس می خواست پیام خصوصی برای باب ارسال کند، می توانست پیام را با استفاده از کلید خصوصی خود و کلید عمومی باب رمزگذاری کند و سپس با استفاده از کلید خصوصی خود پیام را امضا کند. سپس باب می توانست از کلید عمومی آلیس استفاده کند تا تأیید نماید پیام از سوی آلیس ارسال شده و در این حین تغییری نکرده است. سپس باب می توانست با استفاده از کلید خصوصی خود و کلید عمومی آلیس پیام را با خیال راحت رمزگشایی کند.
رمزنگاری کلیدهای عمومی–خصوصی باعث تقویت تخیل نسل جدیدی از دانشگاهیان، ریاضیدانان و دانشمندان علوم کامپیوتر شد که سیستم های جدیدی را متصور شدند که می‌توانست با استفاده از این تکنیک های رمزنگاری جدید، ساخته شوند. با تکیه بر رمزنگاری کلیدهای خصوصی و عمومی و امضاهای دیجیتال، ایجاد پول نقد الکترونیکی، نام های مستعار و سیستم های توزیع محتوا و همچنین اشکال جدید قراردادهای دیجیتالی از لحاظ نظری امکان پذیر شد.
مقالات دیگر :
تعریف ساده ی بلاکچین
نظری دهید