کلید عمومی چیست؟ کلید عمومی یا Public Key + کاربردها

یکی از ارکان مهم حفظ امنیت در دنیای کریپتو مفهوم کلید عمومی و خصوصی است. ترکیب این دو کلید منجر به رمزنگاری اطلاعات شما می‌شود؛ به‌نحوی که بدون در اختیار داشتن هردو دسترسی به دیتای شما به‌هیچ‌وجه ممکن نیست.

رمزنگاری کلید عمومی که به «رمزنگاری نامتقارن» هم معروف است، دنیای دیجیتال را متحول کرده است. این روش در امن‌ترین وبسایت‌ها، ایمیل‌ها و حتی ارزهای دیجیتال از جمله بیت کوین استفاده می‌شود. در این مطلب به‌طور کامل توضیح می‌دهیم که کلید عمومی چیست و چگونه این هدف را محقق می‌کند.

کلید عمومی چیست؟

کلید عمومی در ساده‌ترین تعریف یک کد است که برای رمزنگاری دیتا استفاده می‌شود. هر کلید عمومی یک جفت به نام کلید خصوصی دارد که فقط با همان باز می‌شود و فقط هم صاحب آن از آن مطلع است. کلید عمومی همان طور که از نامش مشخص است برای عموم است، در حالی که کلید خصوصی فقط برای خود شماست و نباید به اشتراک گذاشته شود.

بیشتر بخوانید: کلید خصوصی چیست؟ هرآنچه باید درباره کلیدهای خصوصی بدانید

به‌طور کلی، کلید عمومی مانع از دسترسی غیرمجاز به داده‌ها می‌شود، درحالی‌که کلید خصوصی آن‌ها را باز می‌کند. به‌عبارت ساده‌تر:

• کلید عمومی: مانند قفلی است که به همه می‌دهید تا پیام‌های خود را در آن قرار دهند.
• کلید خصوصی: همچون کلید قفل است که فقط شما آن را دارید و می‌توانید با آن پیام‌ها را باز کنید.

در دنیای رمزنگاری یا کریپتوگرافی (cryptography)، کلیدهای عمومی یک نوآوری ارزشمند به شمار می‌آیند. معمولاً مراجع معتمد مانند مراکز صدور گواهی دیجیتال، کلیدهای عمومی را به همراه گواهی‌های دیجیتالی صادر می‌کنند. این گواهی‌ها هویت صاحب دارایی را تأیید و خیال شما را از بابت اصالت و صحت اطلاعات راحت می‌کنند.

کلیدهای عمومی با بهره‌گیری از الگوریتم‌های نامتقارن، مانند RSA، رمزنگاری منحنی بیضوی و الگوریتم امضای دیجیتال ایجاد می‌شوند. شما با داشتن آن می‌توانید با هر فردی در فضای بلاک چین ارتباط برقرار کنید، اما کلید خصوصی تنها به شما تعلق دارد.

کلید عمومی چگونه کار می‌کند؟

اگر همیشه برایتان سوال بوده که اطلاعات یا دارایی‌های شما در دنیای ارزهای دیجیتال چگونه به‌صورت امن نگهداری می‌شوند، در ادامه این مطلب به جواب خود می‌رسید.

حالا باید درک کنیم که چگونه الگوریتم‌های رمزنگاری را می‌توان به دو دسته متقارن و نامتقارن تقسیم کرد؟

الگوریتم‌های متقارن با یک کلید برای هر دو فرایند رمزگذاری و رمزگشایی کار می‌کنند؛ درحالی‌که الگوریتم‌های نامتقارن از دو کلید استفاده می‌کنند: یک نوع عمومی برای رمزگذاری پیام‌ها و یک نوع خصوصی برای رمزگشایی آنها. این مکانیزم همچون یک قفل و کلید است که هرکسی می‌تواند با قفل، کلید عمومی را رمزگذاری کند، اما تنها کلید خصوصیِ مالک، قادر به باز‌کردن آن قفل است.

برای ارسال اطلاعات از طریق رمزنگاری نامتقارن، مراحل زیر را طی می‌کنیم:

1. تولید کلید: هر فرد یک جفت کلید (خصوصی و عمومی) ایجاد می‌کند.
2. تبادل کلید: کلیدهای عمومی میان فرستنده و گیرنده مبادله می‌شوند.
3. رمزگذاری: داده‌های فرستنده با کلید عمومی گیرنده رمزگذاری می‌شوند.
4. ارسال داده‌های رمزگذاری‌شده: اطلاعات رمزگذاری‌شده به گیرنده ارسال می‌شود.
5. رمزگشایی: گیرنده با استفاده از کلید خصوصی خود، پیام را رمزگشایی می‌کند.

نحوه عملکرد کلیدهای عمومی با کمک کلید خصوصی باعث می‌شود اطلاعات و داده‌های ما در فضای اینترنت به‌صورت امن ذخیره شوند و در انجام یا تأیید تراکنش‌ها، هویت خود را به‌عنوان مالک یک دارایی، ثابت کنیم.

کاربردهای کلید عمومی

از مهم‌ترین کاربردهای کلید عمومی می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• رمزنگاری
• امضای دیجیتال
• اتصال و انتقال امن
• ارتباطات

رمزنگاری

رمزنگاری قلب تپنده امنیت اطلاعات در دنیای دیجیتال امروزی است. این فرایند، اطلاعات شما را به رمز تبدیل می‌کند تا فقط افراد مجاز به آن دسترسی داشته باشند.

بیشتر بخوانید: مروری بر تاریخچه رمزنگاری و انواع روش‌های آن

در فرایند رمزنگاری با الگوریتم نامتقارن، دو کلید عمومی و خصوصی به‌صورت تصادفی تولید می‌شوند و فقط فردی که کلید خصوصی را دارد، می‌تواند اطلاعات رمزگذاری‌شده را رمزگشایی کند.

ارتباط ریاضی بین کلیدهای عمومی و خصوصی، رمزگذاری را امن می‌کند. اگر کسی غیر از صاحب کلید خصوصی، سعی در رمزگشایی اطلاعات داشته باشد، با اطلاعاتی ناخوانا مواجه می‌شود.

امضای دیجیتال

امضای دیجیتال، روشی نوین برای تأیید صحت و اصالت داده‌ها و اطلاعات در دنیای دیجیتال است. این فناوری با استفاده از رمزنگاری، امنیت و اعتماد را در تبادلات دیجیتالی به ارمغان می‌آورد.

بیشتر بخوانید: امضای چندگانه (multi-signature) چیست؟

نحوه عملکرد امضای دیجیتال:

1. شناسایی فایل: فرستنده، فایلی که قصد امضای دیجیتال آن را دارد، انتخاب می‌کند.
2. محاسبه هش: برنامه سند در کامپیوتر فرستنده، یک «هش» منحصربه‌فرد برای محتوای فایل محاسبه می‌کند.
3. رمزگذاری با کلید خصوصی: فرستنده از کلید خصوصی خود برای رمزگذاری مقدار هش و ایجاد امضای دیجیتال استفاده می‌کند.
4. ارسال فایل و امضا: فایل اصلی به‌همراه امضای دیجیتال برای گیرنده ارسال می‌شود.
5. رمزگشایی با کلید عمومی: گیرنده از کلید عمومیِ فرستنده برای رمزگشایی هشِ امضای دیجیتال استفاده می‌کند.
6. مقایسه هش‌ها: کامپیوتر گیرنده، هشِ فایل اصلی را محاسبه و آن را با هشِ رمزگشایی‌شده مقایسه می‌کند.

تأیید صحت امضا:

• مطابقت هش‌ها: اگر دو هش با هم مطابقت داشته باشند، صحت امضا و اصالت فایل تأیید می‌شود.
• عدم مطابقت هش‌ها: در صورت عدم تطابق هش‌ها، دو حالت محتمل است:
  • تغییر در سند: فایل پس از امضای دیجیتال، دست‌خوش تغییر شده است.
  • امضای نامعتبر: امضای دیجیتال به‌درستی ایجاد نشده یا کلید عمومی فرستنده معتبر نیست.

مزایای استفاده از امضای دیجیتال:

• امنیت بالا: رمزنگاری قوی، جعل و انکار امضا را دشوار می‌کند.
• تأیید صحت و اصالت: تضمین می‌کند که فرستنده و محتوای سند، معتبر و قابل اعتماد هستند.
• عدم انکار: فرستنده نمی‌تواند ارسال یا امضای سند را انکار کند.
• صرفه‌جویی در زمان و هزینه: جایگزینی امن و کارآمد برای امضای سنتی و کاغذی است.

به این ترتیب، با استفاده از امضای دیجیتال می‌توانیم مطمئن شویم که اطلاعات و فایل‌های ما در دنیای دیجیتال به بهترین شکل محافظت می‌شوند و اعتماد ما به این فضا حفظ می‌شود.

لایه اتصال و انتقال امن

در دنیای بلاک چین و ارزهای دیجیتال، اطلاعات به‌شدت ارزشمند و حساس هستند و حفظ امنیت این اطلاعات در پلتفرم‌ها و بسترهای آنلاین بسیار حیاتی است. در این زمینه، پروتکل‌های امنیتی مانند SSL (Secure Socket Layer) و TLS (Transport Layer Security) نقش کلیدی دارند. اما SSL/TLS دقیقاََ چه هستند؟

SSL و TLS دو پروتکل امنیتی هستند که برای ایجاد یک ارتباط امن بین کلاینت (مشتری) و سرور در فضای اینترنت استفاده می‌شوند. این پروتکل‌ها با استفاده از رمزگذاری، اطلاعات را در طول ارسال از یک نقطه به نقطه دیگر محافظت می‌کنند.

یکی از قابلیت‌های برجسته پروتکل‌های SSL و TLS، استفاده از رمزگذاری کلیدهای عمومی است. این روش به سرور اجازه می‌دهد تا هویت خود را اثبات و امضای دیجیتالی برای داده‌ها ایجاد کند تا اطمینان حاصل شود که اطلاعات به‌درستی و بدون هیچ تغییری به مقصد می‌رسد.

SSL/TLS چگونه کار می‌کنند؟

1. شناسایی هویت: در ابتدا، سرور هویت خود را با یک گواهینامه امنیتی معتبر اثبات می‌کند.
2. تعیین کلید: پس از تأیید هویت، یک کلید مشترک بین سرور و مشتری تعیین می‌شود که برای رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات استفاده می‌شود.
3. رمزگذاری داده‌ها: داده‌های ارسالی بین مشتری و سرور با استفاده از کلیدهای عمومی رمزگذاری می‌شوند.
4. تأیید امضا: در نهایت، با استفاده از رمزگذاری کلید عمومی و امضای دیجیتال، اطلاعات توسط مشتری تأیید می‌شود.

بیشتر بخوانید: جبرگرایی و قطعیت در بلاک چین؛ مروری بر فلسفه امنیت در شبکه‌های بلاک چین

از آنجا که رمزگذاری متقارن با یک کلید مشترک کار می‌کند، عملکرد آن نسبت به رمزگذاری نامتقارن سریع‌تر و کارآمدتر است. این روش برای بسیاری از تراکنش‌های امنیتی مناسب است، اما در برخی موارد به دلیل نیاز به امنیت بیشتر و هویت‌سنجی دقیق‌تر، ممکن است رمزگذاری نامتقارن کارآمدتر باشد.

ارتباطات

کلیدهای عمومی در دنیای دیجیتال نه تنها برای رمزنگاری اطلاعات استفاده می‌شوند، بلکه در زمینه‌های مختلف دیگر نیز کاربردهای متعددی دارند. یکی از مهم‌ترین کاربردهای کلیدهای عمومی، استفاده در اتصالات امن است.

وقتی دو دستگاه یا سیستم قصد برقراری ارتباط امن با یکدیگر را دارند، می‌توانند از کلید عمومی برای ایجاد یک کانال امن بین خود استفاده کنند. در این فرایند، یکی از دستگاه‌ها از کلید عمومی برای رمزگذاری اطلاعات استفاده می‌کند و سیستم مقصد، تنها با استفاده از کلید خصوصی مربوط به آن کلید، می‌تواند اطلاعات را رمزگشایی کند.

این روش اطمینان حاصل می‌کند که اطلاعات در طول انتقال از دست نرود و توسط مخاطب موردِنظر دریافت و خوانده شود. در نتیجه، کلید عمومی برای ایجاد و حفظ ارتباط امن و مطمئن بین سیستم‌ها و دستگاه‌ها، اهمیت ویژه‌ای د ارد.

کلید عمومی معتبر

رمزنگاری کلید عمومی، امنیتی فراتر از رمزنگاری‌های متقارن را به ارمغان می‌آورد، اما مانند هر رمزنگاری، خطراتی هم در کمین آن است که به بررسی آنها می‌پردازیم و راهکارهایی را برای امن‌ترکردن کلیدهای عمومی ارائه می‌دهیم.

خطرات کلیدهای عمومی:

• کلید ضعیف: استفاده از الگوریتم‌های ضعیف یا کلیدهایی با طول کوتاه، امنیت را به خطر می‌اندازد.
• گم‌شدن کلید خصوصی: در صورت گم‌شدن یا عدم دسترسی به کلید خصوصی، رمزگشایی اطلاعات دشوار یا غیرممکن خواهد شد.
• حملات مرد میانی (Man-in-the-Middle (MitM: هکرها می‌توانند با جعل هویت وب‌سایت یا کاربر، اطلاعات ردوبدل‌شده بین آن‌ها را به سرقت ببرند.

راهکارهایی برای امن‌ترکردن کلید عمومی:

• انتخاب الگوریتم‌های قوی و کلیدهایی با طول مناسب: از الگوریتم‌های شناخته‌شده و معتبر مانند RSA یا ECC با طول کلید مناسب استفاده کنید.
• محافظت از کلید خصوصی: کلید خصوصی خود را به‌صورت آفلاین و در مکانی امن نگه دارید.
• استفاده از گواهی‌های امنیتی: از وب‌سایت‌هایی که از گواهی‌های SSL/TLS معتبر بهره می‌برند استفاده کنید.

با رعایت این نکات، می‌توانید از مزایای رمزنگاری کلید عمومی به‌طور کامل بهره‌مند شده و امنیت اطلاعات خود را در دنیای دیجیتال تضمین کنید.

جمع‌بندی

رمزنگاری کلید عمومی نقش مهمی در امنیت اطلاعات و ارتباطات در دنیای بلاک چین و ارزهای دیجیتال ایفا می‌کند. این نوع رمزنگاری، مزایای متعددی نظیر امنیت بالا، سهولت استفاده و عدم نیاز به تبادل کلید دارد.

انتخاب یک الگوریتم قوی، طول مناسب کلید، نگهداری صحیح کلید خصوصی و تأیید هویت واقعی صاحب کلید، از جمله عوامل کلیدی در تضمین امنیت و اعتماد به کلیدهای عمومی است. با رعایت این معیارها و نکات امنیتی، کلیدهای عمومی می‌توانند ارتباطات دیجیتالی را به شکلی قوی، امن و قابل‌اعتماد ارتقا دهند.