Шифрование в мессенджерах. Как оно устроено

Если представить, что людям пришлось бы совершать сложные математические вычисления каждый раз, когда они пишут сообщение в чате или покупают билеты в кино, то это было бы неудобно. Но ведь компьютеры и телефоны именно так шифруют все сообщения всякий раз, когда люди подтверждают покупку или отправляют письмо. Шифрование — один из самых распространенных алгоритмов на Земле. Как же оно работает?

Самый простой способ сохранить переписку в тайне известен уже тысячи лет. Он называется симметричным шифрованием. У отправителя и получателя есть один и тот же тайный ключ, при помощи которого обычный текст превращается в шифрограмму и наоборот.

Симметричное шифрование и сейчас применяется для того, чтобы передать тайную информацию от одного человека к другому. Например, банковские транзакции шифруются симметричным 256-битным ключом. Чтобы взломать такой ключ, нужно перебрать столько комбинаций, что даже у суперкомпьютера это заняло бы больше времени, чем существует Вселенная. Главная проблема симметричного шифрования состоит в том, что два человека должны заранее обменяться секретным ключом. В мире, где все больше коммуникаций происходит удаленно, это может быть непросто.

Поэтому наряду с симметричным шифрованием сейчас широко используется другой метод — асимметричный. В его основе лежит простая идея, на которую обратил внимание математик Джеймс Элис: шифрование и расшифровка, как и процедура открытия и закрытия замка, — это обратные операции. А значит, можно посылать своим корреспондентам ключи, которые умеют запирать, но не отпирать! Тогда любой желающий легко отправит вам зашифрованное послание, а вот прочитать его сможет только получатель. Ключ для шифрования называется открытым: он доступен кому угодно. Закрытый ключ остается у хозяина почтового ящика.

Программисты, конечно, не пользуются физическими ключами. Они используют вместо них числа, а отпираются и запираются сообщения при помощи математической операции. Если взять два больших простых числа, можно быстро их перемножить. Но если произведение достаточно большое, то для обратной операции — разложения на множители — даже самому мощному компьютеру потребуются годы. Чтобы зашифровать сообщение, достаточно знать произведение двух чисел, а чтобы прочитать его, необходимо знать и оба множителя. Асимметричное шифрование повсеместно используется в Сети, а также лежит в основе технологии электронной подписи.

Современные программы используют оба способа шифрования. Симметричный хорош тем, что его труднее сломать. Асимметричный помогает вступить в переписку с любым человеком на Земле. Вместе они позволяют решить две задачи: сохранить свои коммуникации в безопасности и не ограничивать общение узким кругом личных знакомых.