4Hybridní systém: Kombinace symetrického a asymetrického šifrování

Nevýhodou kryptografie s veřejným klíčem (asymetrických šifer) v porovnání se symetrickými šiframi spočívá ve výrazném prodloužení času šifrování a dešifrování. Důvodem je délka použitého klíče, která je 1024 až 4094 bitů. Na druhé straně jsou symetrické šifry výrazně rychlejší. Používají délku klíče 40 až 256 bitů. Kryptografie s tajným klíčem musí řešit problém bezpečné distribuce klíče. Obě tyto techniky mohou být společně použity na vytvoření dokonalejších metod šifrování.

Hybridní kryptografický systém používá asymetrické šifry na bezpečný přenos tajného klíče symetrických šifer. Tajná zpráva je potom zašifrovaná přijatým tajným klíčem a následně zaslána příjemci. Tím se dosáhne bezpečné distribuce tajného klíče a kompenzují se nevýhody symetrického šifrování. Na kódování každé odeslané zprávy se používá nový tajný klíč. Z tohoto důvodu se někdy nazývá i klíč relace. To znamená, že bude-li daný klíč relace odcizen (zachycen nepovolanou osobou), útočník bude schopen dešifrovat jen zprávu zašifrovanou tímto klíčem relace. Jestliže by chtěl dešifrovat i ostatní zprávy, musel by se zmocnit i klíčů ostatních relací.

Odesílaná zpráva se zašifruje klíčem relace, který se následně zašifruje veřejným klíčem příjemce. Potom je už zpráva připravena na odeslání. Příjemce použije svůj soukromý klíč na dešifrování klíče relace a následně použije klíč relace na dešifrování zprávy. Mnoho aplikací využívá takovýto systém.

Základní kroky této metody jsou:

1. Šifrování otevřeného textu pomocí symetrické šifry a náhodného klíče.
2. Šifrování tohoto náhodného klíče veřejným klíčem příjemce pomocí asymetrického šifrování. Následně se pošle zašifrovaný náhodný klíč příjemci. Příjemce může nyní dešifrovat náhodný klíč pomocí svého soukromého klíče.
3. Následně se zašlou konkrétně zašifrovaná data. Tato zašifrovaná data mohou být dešifrovaná pomocí klíče, který byl zašifrován veřejným klíčem příjemce.

Hybridní techniky šifrování mají rozsáhlé využití. Například u Secure Shell (SSH) na zabezpečení komunikace mezi klientem a serverem a u PGP (Pretty Good Privacy) na zasílání zpráv. Největší využití je u Transport Layer Security (TLS), které je nejrozšířenější ve webových prohlížečích a webových serverech na udržování zabezpečení komunikace mezi kanály.

Následující obrázek ilustruje zmíněný proces.

Obr. 4.1 Model hybridního šifrovacího systému (poskytnutí důvěrnosti dat)