Šifrování > Typy šifrování > Asymetrické vs. symetrické
Asymetrické vs. symetrické šifrování
Každé šifrované připojení, které navážete – například při prohlížení webu, odesílání e-mailu nebo používání VPN – spoléhá na asymetrické šifrování, symetrické šifrování, nebo na obojí. Pochopení tohoto rozdílu vysvětluje, proč moderní šifrování využívá obojí.
Co je symetrické šifrování?
Symetrické šifrování používá jediný klíč k uzamčení (zašifrování) i odemčení (dešifrování) dat. Tentýž tajný klíč musí mít odesílatel i příjemce – kdokoli se ho zmocní, může si přečíst vše, co tento klíč chrání.
Představte si fyzický trezor s jedním číselným kódem. Kdokoli tento kód zná, může jej otevřít. Je to rychlé a jednoduché, ale tento kód musíte bezpečně sdílet ještě předtím, než jej budete moci společně používat.
Vzhledem k tomu, že je symetrické šifrování výpočetně rychlé, vyniká v ochraně velkého množství dat – při šifrování souborů na vašem pevném disku, síťového provozu přes tunel VPN(nové okno) nebo obsahu databáze. Mezi běžné symetrické algoritmy patří AES a ChaCha20.
Zásadní slabina: Jak vůbec klíč na samém začátku sdílíte? Pokud jej odešlete přes nezabezpečený kanál, útočník, který jej zachytí, může vše dešifrovat. To je problém distribuce klíčů a právě ten asymetrické šifrování řeší.
Co je asymetrické šifrování?
Asymetrické šifrování používá dva matematicky propojené klíče: veřejný klíč a soukromý klíč. Co jeden klíč zašifruje, může dešifrovat pouze ten druhý. Veřejný klíč sdílíte otevřeně s kýmkoli, soukromý klíč nikdy neopustí vaše zařízení.
Představte si otvor na dopisy ve svých vchodových dveřích. Kdokoli jím může prohodit dopis (zašifrovat jej vaším veřejným klíčem), ale pouze vy máte klíč k otevření schránky a přečtení jejího obsahu (dešifrování vaším soukromým klíčem). Není vyžadována žádná předchozí výměna tajných informací.
Tím se problém distribuce klíčů zcela řeší. Dva cizí lidé, kteří spolu nikdy předtím nekomunikovali, mohou navázat zabezpečený kanál – jeden zveřejní svůj veřejný klíč, druhý jím zašifruje zprávu a pouze držitel klíče si může přečíst odpověď. To je základem pro koncové šifrování, HTTPS a digitální podpisy.
Nevýhoda: Asymetrické šifrování je přibližně 1000krát pomalejší než symetrické šifrování kvůli složité matematice, kterou vyžaduje. Šifrování velkého souboru nebo nepřetržitého datového toku pouze pomocí asymetrické kryptografie by bylo nepraktické.
Mezi běžné asymetrické algoritmy patří:
- RSA (Rivest–Shamir–Adleman)
- Kryptografie na bázi eliptických křivek (ECC), jako je ECDH pro výměnu klíčů a Ed25519 pro digitální podpisy
- ML-KEM, novější postkvantový asymetrický algoritmus standardizovaný organizací NIST v roce 2024, navržený tak, aby odolal útokům kvantových počítačů
Asymetrické vs. symetrické šifrování: Klíčové rozdíly
Jeden sdílený klíč
Rychlé, efektivní, ideální pro velké objemy dat. Vyžaduje, aby obě strany již bezpečně sdílely tajný klíč.
Dvojice veřejného a soukromého klíče
Pomalejší, ale řeší problém výměny klíčů. Kdokoli může data šifrovat, ale pouze vlastník klíče je může dešifrovat.
Symetrické | Asymetrické | |
|---|---|---|
Klíče | Jeden sdílený klíč | Dvojice veřejného a soukromého klíče |
Rychlost | Velmi rychlé | ~1000× pomalejší |
Délka klíče | 128–256 bitů | ≥2048 bitů (RSA), ≥256 bitů (ECC) |
Distribuce klíčů | Musí být předem bezpečně sdílen | Veřejný klíč lze sdílet otevřeně |
Nejlepší pro | Šifrování velkých objemů dat, jako jsou soubory, disky a síťový provoz VPN | Bezpečná výměna klíčů, digitální podpisy, zasílání zpráv |
Příklady | AES, ChaCha20 | RSA, ECDH, Ed25519, ML-KEM (postkvantové) |
Proč moderní šifrování využívá obojí
V praxi se symetrické a asymetrické šifrování téměř nikdy nepoužívají izolovaně. Nejbezpečnější systémy je kombinují: asymetrické šifrování pro bezpečnou výměnu klíče a poté symetrické šifrování pro ochranu samotných dat. To vám přináší zabezpečení asymetrické kryptografie a rychlost symetrické kryptografie.
Společné používání asymetrického a symetrického šifrování se nazývá hybridní kryptografie. Je základem pro HTTPS, TLS, sítě VPN, šifrovaný e-mail OpenPGP a většinu ostatních zabezpečených komunikačních protokolů.
Co se stane, když navštívíte zabezpečený web
Váš prohlížeč a server používají asymetrické šifrování (prostřednictvím ECDH), aby se shodly na sdíleném klíči relace bez jeho přenosu – i když někdo tuto výměnu zachytí, nedokáže klíč odvodit.
Tento sdílený klíč relace se pak používá se symetrickým šifrováním (AES nebo ChaCha20) k zašifrování všech dat po zbytek relace – což je dostatečně rychlé pro zpracování nepřetržitého síťového provozu.
Klíč relace se po zavření připojení zahodí. To je důležité, protože odcizený soukromý klíč by se jinak stal „hlavním klíčem“ – schopným dešifrovat každou minulou i budoucí relaci. Generování nového klíče pro každou relaci znamená, že případné kompromitování se omezí pouze na tuto relaci. Tato vlastnost se nazývá perfect forward secrecy.
Co se stane, když odešlete koncově šifrovaný e-mail
Zpráva se zašifruje pomocí náhodně vygenerovaného symetrického klíče relace (AES) – což je dostatečně rychlé pro jakoukoli velikost zprávy.
Tento klíč relace se pak zašifruje pomocí veřejného klíče příjemce (asymetrické šifrování), takže jej může odemknout pouze příjemce pomocí svého soukromého klíče.
Obojí se odesílá společně. Příjemce dešifruje klíč relace svým soukromým klíčem a poté jej použije k dešifrování zprávy – to vše bez nutnosti jakéhokoli předchozího sdílení tajemství.
Autenticita a digitální podpisy
Šifrování skrývá obsah zprávy, ale nedokazuje, kdo ji odeslal. K tomu potřebujete ověření: způsob, jak ověřit, že zpráva skutečně pochází od deklarovaného odesílatele a nebyla během přenosu pozměněna bez dovolení.
Asymetrické šifrování to umožňuje prostřednictvím digitálních podpisů. Namísto šifrování veřejným klíčem odesílatel podepisuje data svým soukromým klíčem. Kdokoli, kdo má odpovídající veřejný klíč, může podpis ověřit, což potvrdí jak identitu odesílatele, tak skutečnost, že obsah nebyl změněn.
Pro samotná data používá většina moderních protokolů autentizované šifrování – šifry, které v rámci jedné operace data současně šifrují a ověřují jejich integritu. Běžnými příklady jsou AES-GCM a ChaCha20-Poly1305, přičemž oba se používají napříč službami Proton. Pokud je během přenosu pozměněn byť jen jediný bit šifrového textu, dešifrování selže a data pozměněná bez dovolení jsou odmítnuta.
Kvantové počítače a šifrování
Symetrické a asymetrické šifrování čelí velmi odlišným hrozbám ze strany kvantových počítačů – a pochopení tohoto rozdílu je důležité pro to, jak se celé odvětví připravuje.
Tradiční asymetrické šifrování spoléhá na složité matematické problémy: faktorizaci velkých čísel (RSA) nebo řešení problémů diskrétního logaritmu (ECDH). Kvantové počítače jsou díky Shorově algoritmu v této třídě problémů obzvláště úspěšné a efektivně tak narušují tradiční asymetrickou kryptografii ve velkém měřítku.
Symetrické šifrování je mnohem odolnější. Spoléhá se na útok hrubou silou (zkoušení všech možných klíčů), který sice kvantové počítače mohou urychlit, ale ne natolik, aby klíče o dostatečné velikosti zastaraly. 256bitový symetrický klíč zůstává bezpečný před známými kvantovými útoky; žádné praktické zvětšení velikosti klíče není potřeba.
Proto jsou postkvantové algoritmy jako ML-KEM navrženy jako asymetrické náhrady – nasazují se tam, kde se dnes používají RSA a ECDH, zatímco symetrické šifrování zůstává do značné míry nezměněno.
Jak Proton využívá asymetrické a symetrické šifrování
Každá služba Proton používá hybridní kryptografii: asymetrické šifrování k navázání bezpečné výměny klíčů a symetrické šifrování k rychlé ochraně vašich dat.
Proton Mail používá standard OpenPGP, který kombinuje symetrické šifrování obsahu zpráv s asymetrickými klíči, jako jsou klíče ECC nebo RSA, pro šifrování, výměnu klíčů a digitální podpisy. Podporuje také postkvantové šifrování.
Proton VPN šifruje síťový provoz pomocí ChaCha20 nebo AES-256 a využívá moderní protokoly VPN, jako jsou WireGuard a OpenVPN. Tyto protokoly používají asymetrickou výměnu klíčů k vytvoření nových symetrických klíčů relace, což pomáhá zajistit perfect forward secrecy.
Proton Drive šifruje soubory na straně klienta pomocí standardu OpenPGP. Používá asymetrické veřejné/soukromé klíče, takže vaše soubory může dešifrovat pouze váš soukromý klíč, což znamená, že k nim nemůže přistupovat nikdo jiný než vy – ani samotný Proton.
Proton Pass ukládá přihlašovací údaje a další položky trezoru pomocí symetrického šifrování AES-256-GCM. Používá náhodně generované 32bajtové klíče trezoru a položek, které jsou chráněny asymetrickými uživatelskými klíči.
Převezměte kontrolu nad svými daty
Moderní šifrování funguje díky tomu, že symetrická a asymetrická kryptografie spolupracují – a Proton využívá obojí k ochraně vašeho soukromí ve všech aplikacích.
Díky koncovému šifrování, architektuře s nulovým přístupem, postkvantové ochraně, open-source aplikacím a nezávislým auditům zůstanou vaše informace pouze vaše.
Často kladené otázky
- Jaký je hlavní rozdíl mezi symetrickým a asymetrickým šifrováním?
- Co je rychlejší – asymetrické, nebo symetrické šifrování?
- Proč potřebujeme symetrické i asymetrické šifrování?
- Je symetrické šifrování méně bezpečné než asymetrické?
- Může asymetrické šifrování nahradit symetrické šifrování?
- Jsou vůči kvantovým počítačům zranitelnější symetrické, nebo asymetrické algoritmy?
