Cryptografie 101: Openbare sleutel, privésleutel en hoe ze samenwerken

Cryptografie is een cruciaal onderdeel van moderne technologie dat zorgt voor veilige communicatie en gegevensbescherming. Het omvat het gebruik van complexe wiskundige algoritmen om informatie te versleutelen en te ontsleutelen. Aan de basis van cryptografie liggen twee fundamentele concepten: de publieke sleutel en de privésleutel. Begrijpen hoe deze sleutels samenwerken is essentieel om de complexiteit van moderne encryptietechnieken te doorgronden.

Cryptografie is een kritieke vereiste voor het aantonen van CMMC-naleving. En hoewel het CMMC-certificeringsproces veeleisend kan zijn, kan ons CMMC 2.0 stappenplan helpen.

Cryptografie begrijpen: een kort overzicht

Cryptografie heeft zich door de eeuwen heen ontwikkeld en zich aangepast aan de veranderende behoeften van de samenleving. Het belang ervan in de huidige digitale wereld kan niet worden overschat. Van online bankieren tot beveiligde berichtenapps: cryptografie vormt de ruggengraat van veilige communicatie.

Cryptografie is gebaseerd op de basisprincipes van vertrouwelijkheid, integriteit en authenticatie. Door gegevens te versleutelen zorgt cryptografie ervoor dat alleen geautoriseerde partijen toegang hebben tot en inzicht krijgen in de informatie. Het biedt ook een manier om de integriteit van de gegevens te verifiëren en de identiteit van de afzender te authenticeren.

Waarom cryptografie belangrijk is

In een tijdperk waarin datalekken en cyberaanvallen een constante dreiging vormen, speelt cryptografie een cruciale rol bij het beschermen van gevoelige informatie. Het beveiligt financiële transacties, beschermt vertrouwelijke e-mails en maakt veilig online browsen mogelijk. Zonder cryptografie zouden onze digitale levens extreem kwetsbaar zijn.

Een van de belangrijkste redenen waarom cryptografie zo belangrijk is in het digitale tijdperk van vandaag, is de toenemende afhankelijkheid van technologie voor diverse aspecten van ons leven. Van online winkelen tot sociale media: we delen voortdurend persoonlijke informatie via het internet. Zonder goede encryptie zou deze informatie blootstaan aan potentiële hackers en kwaadwillenden.

Bovendien is cryptografie essentieel voor het beschermen van de privacy van individuen en organisaties. Het zorgt ervoor dat gevoelige gegevens, zoals medische dossiers of bedrijfsgeheimen, vertrouwelijk blijven en ontoegankelijk zijn voor onbevoegden.

Naarmate technologie zich ontwikkelt, veranderen ook de methoden om encryptie te kraken. Cryptografen streven er voortdurend naar sterkere algoritmen en encryptiemethoden te ontwikkelen om potentiële aanvallers voor te blijven. Deze voortdurende strijd tussen cryptografen en hackers stimuleert innovatie op het gebied van cryptografie, wat leidt tot de ontwikkeling van veiligere en robuustere encryptietechnieken.

De basisprincipes van cryptografie

In de kern vertrouwt cryptografie op twee typen sleutels: de publieke sleutel en de privésleutel. Deze sleutels vormen de basis van veilige communicatie en gegevensbescherming.

De publieke sleutel is voor iedereen beschikbaar en wordt gebruikt voor encryptie. Hiermee kan iedereen een bericht versleutelen dat alleen kan worden ontsleuteld met de bijbehorende privésleutel. Dit zorgt ervoor dat alleen de beoogde ontvanger, die de privésleutel bezit, toegang heeft tot de versleutelde informatie.

De privésleutel daarentegen wordt geheim gehouden en gebruikt voor decryptie. Alleen de ontvanger kent deze sleutel en gebruikt deze om het versleutelde bericht dat met de publieke sleutel is verzonden, te ontsleutelen.

Dit asymmetrische encryptieschema biedt een veilige communicatiemethode, want zelfs als de publieke sleutel wordt onderschept, kan het versleutelde bericht niet worden ontsleuteld zonder de privésleutel.

Naast encryptie en decryptie is hashing een proces waarbij een invoer wordt omgezet in een tekenreeks van vaste lengte, die uniek is voor die invoer. Deze techniek wordt vaak gebruikt om de integriteit van gegevens te verifiëren, omdat zelfs een kleine wijziging in de invoer resulteert in een volledig andere hashwaarde.

Digitale handtekeningen daarentegen worden gebruikt om de identiteit van de afzender te authenticeren en de integriteit van het bericht te waarborgen. Hierbij wordt de privésleutel van de afzender gebruikt om een hashwaarde van het bericht te versleutelen. De ontvanger kan vervolgens de publieke sleutel van de afzender gebruiken om de hashwaarde te ontsleutelen en deze te vergelijken met de berekende hashwaarde van het ontvangen bericht. Als de twee waarden overeenkomen, is dit het bewijs dat het bericht niet is gewijzigd en daadwerkelijk door de genoemde afzender is verstuurd.

Publieke-sleutelcryptografie uitgediept

Publieke-sleutelcryptografie, ook bekend als asymmetrische cryptografie, is een revolutionair concept dat het vakgebied van encryptie heeft getransformeerd. In tegenstelling tot traditionele symmetrische cryptografie, waarbij een gedeelde geheime sleutel wordt gebruikt, maakt publieke-sleutelcryptografie gebruik van een paar wiskundig gerelateerde sleutels: de publieke sleutel en de privésleutel.

Het concept van de publieke sleutel

Een publieke sleutel wordt openlijk gedeeld en kan vrij worden verspreid. Deze wordt gebruikt om gegevens te versleutelen die bedoeld zijn voor een specifieke ontvanger. Hoewel de publieke sleutel wordt gebruikt voor encryptie, kan deze niet worden gebruikt om de versleutelde gegevens te ontsleutelen.

Publieke-sleutelcryptografie is gebaseerd op het concept van wiskundige functies die eenvoudig in één richting te berekenen zijn, maar computationeel ondoenlijk om om te keren. Dit betekent dat het eenvoudig is om gegevens te versleutelen met de publieke sleutel, maar extreem moeilijk om deze te ontsleutelen zonder de bijbehorende privésleutel.

De publieke sleutel wordt afgeleid van de privésleutel met behulp van complexe wiskundige algoritmen. Deze algoritmen zorgen ervoor dat de relatie tussen beide sleutels eenrichtingsverkeer is: het is eenvoudig om de publieke sleutel uit de privésleutel te berekenen, maar vrijwel onmogelijk om de privésleutel uit de publieke sleutel af te leiden.

De rol van de publieke sleutel bij encryptie

Wanneer iemand een vertrouwelijk bericht naar een ontvanger wil sturen, gebruikt hij of zij de publieke sleutel van de ontvanger om het bericht te versleutelen. Eenmaal versleuteld met de publieke sleutel, kan alleen de bijbehorende privésleutel, die uitsluitend in het bezit is van de ontvanger, het bericht ontsleutelen en de inhoud zichtbaar maken.

Door gebruik te maken van de publieke sleutel van de ontvanger kan iedereen veilige berichten versturen zonder vooraf een gedeelde geheime sleutel te hoeven afspreken. Dit maakt publieke-sleutelcryptografie zeer efficiënt voor veilige communicatie.

Naast encryptie maakt publieke-sleutelcryptografie ook digitale handtekeningen mogelijk. Een digitale handtekening wordt gemaakt door een hash van het bericht te versleutelen met de privésleutel van de afzender. De ontvanger kan vervolgens de authenticiteit van het bericht verifiëren door de digitale handtekening te ontsleutelen met de publieke sleutel van de afzender en deze te vergelijken met de berekende hash van het ontvangen bericht.

Dit proces waarborgt dat het bericht tijdens de overdracht niet is gewijzigd en daadwerkelijk door de genoemde afzender is verstuurd. Digitale handtekeningen bieden een manier om de integriteit en authenticiteit van elektronische documenten te verifiëren, waardoor publieke-sleutelcryptografie een essentieel hulpmiddel is voor veilige communicatie en online transacties.

Publieke-sleutelcryptografie kent talloze toepassingen in diverse sectoren, waaronder beveiligde e-mailcommunicatie, veilig webverkeer, digitale certificaten en beveiligde online transacties. Het heeft de manier waarop we gevoelige informatie beschermen en de privacy en veiligheid van onze digitale communicatie waarborgen, volledig veranderd.

Private-sleutelcryptografie uitgelicht

Private-sleutelcryptografie, ook wel symmetrische cryptografie of geheime-sleutel-encryptie genoemd, maakt gebruik van één gedeelde geheime sleutel voor zowel encryptie als decryptie. Dezelfde sleutel wordt gebruikt om de gegevens aan de kant van de afzender te versleutelen en aan de kant van de ontvanger te ontsleutelen.

Het concept van de privésleutel

Een privésleutel wordt geheim gehouden en is alleen bekend bij de beoogde ontvanger. Deze wordt gebruikt om gegevens te ontsleutelen die met de bijbehorende publieke sleutel zijn versleuteld.

Bij private-sleutelcryptografie speelt de privésleutel een cruciale rol bij het waarborgen van de veiligheid en vertrouwelijkheid van de versleutelde informatie. Het is een uniek en geheim gegeven dat door de ontvanger wordt gegenereerd en veilig wordt opgeslagen. De privésleutel is wiskundig gekoppeld aan de bijbehorende publieke sleutel en vormt zo een sleutelpaar.

Wanneer gegevens moeten worden versleuteld en naar de ontvanger worden gestuurd, gebruikt de afzender de publieke sleutel van de ontvanger om de gegevens te versleutelen. De versleutelde gegevens kunnen alleen worden ontsleuteld met de privésleutel van de ontvanger, die uitsluitend bij de ontvanger bekend is. Dit zorgt ervoor dat alleen de beoogde ontvanger toegang heeft tot en inzicht krijgt in de ontsleutelde informatie.

De rol van de privésleutel bij decryptie

Private-sleutelcryptografie zorgt ervoor dat alleen geautoriseerde ontvangers, die over de juiste privésleutel beschikken, de versleutelde informatie kunnen ontsleutelen en openen. Dit maakt het geschikt voor situaties waarin een kleine groep vertrouwde personen veilig berichten moet uitwisselen.

Wanneer de versleutelde gegevens de ontvanger bereiken, gebruikt deze zijn privésleutel om de gegevens te ontsleutelen. De privésleutel wordt toegepast op de versleutelde gegevens, waardoor het encryptieproces wordt omgekeerd en de gegevens terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm. Zo kan de ontvanger de verzonden informatie openen en begrijpen.

Private-sleutelcryptografie biedt een veilige en efficiënte communicatiemethode tussen vertrouwde partijen. Het gebruik van een gedeelde geheime sleutel vereenvoudigt het encryptie- en decryptieproces, waardoor het sneller en praktischer is voor realtime communicatie.

Het is belangrijk te benadrukken dat de veiligheid van private-sleutelcryptografie sterk afhankelijk is van de bescherming van de privésleutel zelf. Als de privésleutel in verkeerde handen valt, kunnen onbevoegden de versleutelde informatie ontsleutelen en openen. Het is daarom essentieel om sterke beveiligingsmaatregelen te implementeren om de privésleutel te beschermen en ongeoorloofde toegang te voorkomen.

Samengevat is private-sleutelcryptografie een fundamenteel concept binnen informatiebeveiliging. Het maakt veilige communicatie en gegevensuitwisseling tussen vertrouwde partijen mogelijk, waarbij alleen geautoriseerde ontvangers toegang hebben tot en de versleutelde informatie kunnen ontsleutelen. Door het belang en de rol van privésleutels te begrijpen, kunnen individuen en organisaties robuuste beveiligingsmaatregelen nemen om hun gevoelige gegevens te beschermen.

De symbiotische relatie tussen publieke en private sleutels

Publieke-sleutelcryptografie en private-sleutelcryptografie vullen elkaar aan om een robuust systeem van veilige communicatie te bieden.

Hoe publieke en private sleutels samenwerken

De publieke en private sleutels zijn wiskundig aan elkaar gerelateerd, waardoor gegevens die met de publieke sleutel zijn versleuteld, kunnen worden ontsleuteld met de bijbehorende privésleutel. Deze relatie vormt de basis van veilige communicatie en gegevensbescherming.

Het proces van encryptie en decryptie

Bij het versturen van een vertrouwelijk bericht versleutelt de afzender het bericht met de publieke sleutel van de ontvanger. De ontvanger gebruikt vervolgens zijn privésleutel om het bericht te ontsleutelen en de inhoud te bekijken. Dit proces zorgt ervoor dat alleen de beoogde ontvanger toegang heeft tot de gevoelige informatie.

Publieke sleutel vs. privésleutel: de belangrijkste verschillen

• Zichtbaarheid en distributie: De publieke sleutel is bedoeld om openlijk met iedereen te worden gedeeld. De privésleutel moet, zoals de naam al aangeeft, strikt vertrouwelijk en veilig door de eigenaar worden bewaard. Er zijn veel verschillende soorten sleutels in cryptografie, maar dit is het meest fundamentele onderscheid.
• Primaire functie: Een publieke sleutel wordt gebruikt om gegevens te versleutelen en digitale handtekeningen te verifiëren. De bijbehorende privésleutel wordt gebruikt om die gegevens te ontsleutelen en digitale handtekeningen te creëren.
• Eigendom en controle: Hoewel veel mensen een kopie van je publieke sleutel kunnen hebben, mag alleen jij ooit in het bezit zijn van en controle hebben over je privésleutel.
• Beveiligingsimpact bij compromittering: Als een publieke sleutel wordt gecompromitteerd, is de impact minimaal. Een gecompromitteerde privésleutel daarentegen is een ernstig beveiligingslek dat kan leiden tot diefstal van gegevens, identiteitsfraude en verlies van vertrouwen.
• Implicaties voor CMMC-naleving: CMMC stelt strenge vereisten aan de bescherming van cryptografische sleutels. Het beveiligen van de privésleutel via robuuste toegangscontroles, veilige opslag en goed lifecyclebeheer is een niet-onderhandelbaar onderdeel van het beschermen van Controlled Unclassified Information (CUI).

Het begrijpen van deze verschillen is de eerste stap; vervolgens bekijken we de gangbare algoritmen die deze sleutels in de praktijk brengen.

Veelgebruikte algoritmen in publieke en private-sleutelcryptografie

Diverse algoritmen worden gebruikt in publieke en private-sleutelcryptografie om veilige encryptie en decryptie te waarborgen.

RSA-algoritme: een populaire keuze

Het RSA-algoritme, genoemd naar de uitvinders Ron Rivest, Adi Shamir en Leonard Adleman, wordt veel gebruikt in de moderne cryptografie. Het maakt gebruik van grote priemgetallen en modulaire rekenkunde om gegevens te versleutelen en te ontsleutelen. De veiligheid van RSA ligt in de moeilijkheid van het ontbinden van grote priemgetallen.

De Diffie-Hellman-sleuteluitwisseling uitgelegd

Het Diffie-Hellman-sleuteluitwisselingsalgoritme stelt twee partijen in staat om veilig een gedeelde geheime sleutel vast te stellen via een onveilig kanaal. Dit is een essentieel onderdeel van veilige communicatieprotocollen zoals SSL/TLS, waarmee wordt gewaarborgd dat uitgewisselde gegevens vertrouwelijk blijven.

Toepassingen van publieke en private-sleutelencryptie in de praktijk

• Beveiligde e-mail (S/MIME en PGP): Een afzender gebruikt de publieke sleutel van de ontvanger om een e-mail te versleutelen en zo vertrouwelijkheid te waarborgen. De afzender kan de e-mail ook ondertekenen met zijn eigen privésleutel, waarmee de ontvanger het bewijs van herkomst (authenticatie) krijgt en de zekerheid dat het bericht niet is gewijzigd (integriteit).
• VPN-tunnels (IPsec en TLS): Voordat een beveiligde tunnel wordt opgezet, gebruiken VPN’s publieke-sleutelcryptografie om de endpoints (bijvoorbeeld je computer en de bedrijfsserver) te authenticeren en veilig een symmetrische sleutel uit te wisselen die wordt gebruikt voor snelle, grootschalige encryptie van de sessiegegevens.
• Digitale handtekeningen: Dit biedt non-repudiation. Door een document te ondertekenen met een privésleutel kan de ondertekenaar later niet ontkennen dat hij de handeling heeft verricht. Iedereen met de publieke sleutel kan de handtekening verifiëren en zo zowel de identiteit van de ondertekenaar als de integriteit van het document bevestigen.
• Cryptocurrency-wallets: Het adres van een cryptocurrency-wallet is afgeleid van een publieke sleutel, zodat anderen geld kunnen overmaken. Alleen degene met de bijbehorende privésleutel kan echter transacties autoriseren om deze fondsen uit te geven.
• Beveiligde software-updates: Om verspreiding van malware te voorkomen, ondertekenen softwareontwikkelaars hun updates met een bedrijfsprivésleutel. Je besturingssysteem gebruikt vervolgens de publieke sleutel van de ontwikkelaar om de handtekening te verifiëren vóór installatie, zodat de update authentiek is.
• Zero-Trust Authenticatie: In een zero-trust-architectuur staat identiteit centraal. Public Key Infrastructure (PKI) wordt gebruikt om certificaten uit te geven aan gebruikers en apparaten, waardoor sterke, continue authenticatie mogelijk is zonder te vertrouwen op traditionele netwerkperimeters.

Voor organisaties die gevoelige gegevens verwerken, met name zij die onder CMMC vallen, is het veilig beheren van deze toepassingen cruciaal. Een platform als Kiteworks biedt een Private Data Network waarin deze cryptografische principes worden toegepast via robuuste Kiteworks-encryptie, zodat beveiligde bestandsoverdracht, beveiligde e-mail, beveiligde beheerde bestandsoverdracht en andere gegevensoverdrachten worden beschermd met end-to-end encryptie en controleerbare logs.

Public Key Cryptography Standards (PKCS)

Public Key Cryptography Standards (PKCS) zijn een reeks specificaties ontwikkeld door RSA Security om de interoperabiliteit van systemen die publieke-sleutelcryptografie gebruiken te bevorderen. Deze standaarden definiëren formaten voor cryptografische informatie, zodat verschillende applicaties veilig sleutels, certificaten en ondertekende gegevens kunnen uitwisselen.

Veelgebruikte standaarden zijn onder andere PKCS #1 (definieert de wiskundige eigenschappen en het formaat voor RSA-sleutels), PKCS #7 (definieert een syntaxis voor ondertekende of versleutelde gegevens) en PKCS #12 (definieert een bestandsformaat voor het opslaan en transporteren van de volledige persoonlijke identiteit van een gebruiker, inclusief hun privésleutel en publieke certificaat).

Naleving van deze standaarden is essentieel voor het behalen van cryptografische modulevalidatie onder FIPS 140-2, een kernvereiste voor veel overheidssystemen en een fundamenteel element voor CMMC-naleving.

Hoe TLS/SSL publieke-sleutelcryptografie gebruikt

Transport Layer Security (TLS), de opvolger van SSL, gebruikt publieke-sleutelcryptografie om vertrouwen op te bouwen en netwerkverbindingen te beveiligen, met name voor HTTPS-webverkeer.

Het proces begint met de “TLS-handshake”, waarbij een server zijn digitaal certificaat aan de client presenteert. Dit certificaat bevat de publieke sleutel van de server en is ondertekend door een vertrouwde Certificate Authority (CA), waarmee de identiteit van de server wordt geverifieerd. De client gebruikt vervolgens publieke-sleutelcryptografie om veilig een gedeelde symmetrische sleutel met de server te onderhandelen.

Om de vraag te beantwoorden: “wat is de term voor de gangbare methode waarmee publieke-sleutel (oftewel asymmetrische) cryptografie twee partijen in staat stelt een gedeeld geheim vast te stellen, zelfs via een onveilig (dus niet-versleuteld) kanaal?”, is het antwoord een sleuteluitwisselingsmechanisme zoals de Diffie-Hellman-sleuteluitwisseling.

Zodra dit gedeelde geheim is vastgesteld, wordt de rest van de sessie versleuteld met snellere symmetrische algoritmen. Voor kaders als CMMC is het afdwingen van sterke TLS-versies (1.2 of hoger) en veilige ciphersuites verplicht om CUI tijdens transport te beschermen, een beveiligingsstatus die platforms zoals Kiteworks standaard beheren om naleving te waarborgen.

Kiteworks helpt organisaties gevoelige content te beschermen met best-in-class encryptie

Cryptografie is een fascinerend vakgebied dat de beveiliging van ons digitale leven ondersteunt. Publieke en private-sleutelcryptografie werken nauw samen om veilige communicatie en gegevensbescherming te waarborgen. Door de principes en algoritmen achter cryptografie te begrijpen, waarderen we de inspanning die wordt geleverd om onze digitale wereld veilig te houden.

Het Kiteworks Private Data Network, een FIPS 140-2 Level gevalideerd platform voor beveiligde bestandsoverdracht en bestandsoverdracht, consolideert e-mail, bestandsoverdracht, webformulieren, SFTP en beheerde bestandsoverdracht, zodat organisaties elk bestand dat de organisatie binnenkomt of verlaat kunnen controleren, beschermen en traceren.

Kiteworks biedt robuuste encryptiemogelijkheden om de veiligheid en integriteit van de data van een organisatie te waarborgen. Kiteworks-e-mails worden automatisch en naadloos versleuteld en ontsleuteld, waarbij ontvangers hun eigen e-mailaccounts kunnen gebruiken. Alle bestanden ondergaan een integriteitscontrole met behulp van een MD5-hash digitale vingerafdruk en alle content wordt verzonden via een versleutelde SSL-verbinding, met de mogelijkheid om TLS 1.0 of 1.1 uit te schakelen voor extra beveiliging.

Kiteworks biedt ook geavanceerde encryptie die FIPS 140-3 Level 1-validatie heeft ontvangen.

Encryptie is een belangrijke vereiste voor defensie-aannemers en onderaannemers die CMMC-naleving moeten aantonen om te blijven werken met het Amerikaanse Department of Defense (DoD). Kiteworks ondersteunt bijna 90% van de CMMC Level 2-vereisten direct. Hierdoor kunnen DoD-aannemers en onderaannemers hun CMMC Level 2-accreditatieproces versnellen door te zorgen dat zij het juiste platform voor gevoelige contentcommunicatie in huis hebben om CMMC 2.0-naleving te bereiken.

Met Kiteworks verenigen DoD-aannemers en onderaannemers hun gevoelige contentcommunicatie in een toegewijd Private Data Network, waarbij ze gebruikmaken van geautomatiseerde beleidscontroles, tracking en cybersecurityprotocollen die aansluiten bij CMMC 2.0-praktijken.

Kiteworks maakt snelle CMMC 2.0-naleving mogelijk met kernmogelijkheden en functies, waaronder:

• Certificering met belangrijke Amerikaanse overheidsstandaarden en -vereisten, waaronder SSAE-16/SOC 2, NIST 800-171 en NIST 800-172 en ondersteuning voor SOC2-naleving, FedRAMP-naleving, NIST 800-171-naleving en meer.
• FIPS 140-3 Level 1-validatie
• FedRAMP Authorized voor High en Moderate Impact Level CUI
• AES 256-bit encryptie voor gegevens in rust, TLS 1.2 voor gegevens onderweg en exclusief eigendom van de encryptiesleutel

Kiteworks-inzetopties omvatten on-premises, gehost, privé, hybride en FedRAMP virtual private cloud. Met Kiteworks: beheer de toegang tot gevoelige content; bescherm deze wanneer deze extern wordt gedeeld via geautomatiseerde end-to-end encryptie, multi-factor authentication (MFA) en integraties met beveiligingsinfrastructuur; zie, volg en rapporteer alle bestandsactiviteiten, namelijk wie wat naar wie, wanneer en hoe verzendt. Voldoe tenslotte aan regelgeving en standaarden op het gebied van gegevensprivacy om GDPR-naleving, HIPAA-naleving, CMMC 2.0-naleving, GxP-naleving, CJIS-naleving, IRAP-naleving en nog veel meer te bereiken.

Wil je meer weten over Kiteworks, plan vandaag nog een persoonlijke demo.