Vad är skillnaden mellan offentlig och privat nyckelkryptering?

När vi skickar känslig information online behöver vi ett sätt att skydda den från obehöriga. Kryptering är tekniken som gör detta möjligt genom att omvandla data till ett format som bara rätt mottagare kan läsa. Två av de mest använda metoderna är offentlig nyckelkryptering och privat nyckelkryptering. De bygger båda på matematiska principer, men fungerar på olika sätt och används för olika syften. För att förstå varför båda behövs, och hur de kompletterar varandra, behöver vi titta närmare på hur de fungerar och vilka fördelar och nackdelar de har i praktiken.

Hur privat nyckelkryptering fungerar

Privat nyckelkryptering, även kallad symmetrisk kryptering, är en metod där samma nyckel används både för att kryptera och dekryptera information. Det innebär att avsändaren och mottagaren måste ha tillgång till exakt samma nyckel innan kommunikationen kan börja. Denna nyckel fungerar som ett hemligt lösenord – utan den är det i princip omöjligt att återskapa den ursprungliga informationen.

Det här tillvägagångssättet har använts i olika former i hundratals år, långt innan datorer fanns. I den digitala världen bygger symmetrisk kryptering på algoritmer som snabbt kan omvandla stora mängder data till ett oläsligt format och tillbaka igen. Exempel på vanliga algoritmer är AES (Advanced Encryption Standard) och DES (Data Encryption Standard).

En styrka med privat nyckelkryptering är hastigheten. Eftersom kryptering och dekryptering använder samma matematiska process och nyckel är beräkningarna relativt enkla och går snabbt även för stora datamängder. Det är därför tekniken ofta används för att kryptera filer, lagringsmedia eller datatrafik som behöver hanteras i realtid.

Men snabbheten kommer med ett problem: nyckelhantering. Om du och jag ska använda privat nyckelkryptering måste vi på ett säkert sätt utbyta nyckeln i förväg. Om nyckeln skickas över en osäker kanal riskerar den att bli avlyssnad, och då är hela systemet komprometterat. Ju fler personer som ska kommunicera, desto mer komplext blir det att hantera nycklarna.

För att förstå processen kan vi dela upp den i några steg:

• Nyckelgenerering: En slumpmässig nyckel skapas, ofta med hjälp av en kryptografisk slumptalsgenerator.
• Kryptering: Avsändaren använder nyckeln och en algoritm för att omvandla klartext till krypterad text.
• Nyckelutbyte: Nyckeln måste överföras till mottagaren på ett säkert sätt, exempelvis via en krypterad kanal eller fysiskt medium.
• Dekryptering: Mottagaren använder samma nyckel för att återskapa originalinformationen.

Ett sätt att visualisera det är att tänka på en låda med ett lås som både låser och låser upp med samma nyckel. Om nyckeln tappas bort, eller hamnar i fel händer, är innehållet inte längre skyddat. Privat nyckelkryptering fungerar bäst när parterna redan har en säker kanal för nyckeldelning eller befinner sig i samma fysiska miljö. Det är därför den ofta kombineras med offentlig nyckelkryptering – där den senare används för att skicka själva nyckeln på ett säkert sätt, och den symmetriska metoden tar hand om den snabba datakrypteringen.

Hur offentlig nyckelkryptering fungerar

Offentlig nyckelkryptering, även kallad asymmetrisk kryptering, använder ett par nycklar istället för en. Den ena nyckeln är offentlig och kan delas med vem som helst, medan den andra är privat och ska hållas hemlig. Trots att de är olika hör de ihop matematiskt – det som krypteras med den ena nyckeln kan bara dekrypteras med den andra.

Principen löser ett av de största problemen med privat nyckelkryptering: hur nyckeln ska överföras på ett säkert sätt. Här behöver du inte dela din privata nyckel med någon. Om du vill att någon ska skicka dig krypterad information ger du dem helt enkelt din offentliga nyckel. De använder den för att kryptera meddelandet, och du kan sedan dekryptera det med din privata nyckel.

Ett exempel: Om du publicerar din offentliga nyckel på din webbplats kan vem som helst skicka dig krypterade meddelanden, men bara du – med din privata nyckel – kan läsa dem. Det gör tekniken särskilt användbar för kommunikation över öppna nätverk som internet.

Processen kan beskrivas i några steg:

• Nyckelgenerering: Ett program skapar ett par nycklar – en offentlig och en privat – som är matematiskt kopplade.
• Offentlig nyckel distribueras: Du delar fritt den offentliga nyckeln med andra.
• Kryptering med offentlig nyckel: Avsändaren använder din offentliga nyckel för att kryptera meddelandet.
• Dekryptering med privat nyckel: Du använder din privata nyckel för att återskapa den ursprungliga informationen.

En annan styrka med asymmetrisk kryptering är att den också kan användas för digitala signaturer. Genom att “signera” ett meddelande med din privata nyckel kan mottagaren använda din offentliga nyckel för att bekräfta att meddelandet verkligen kommer från dig och inte har ändrats på vägen.

Några vanliga algoritmer som används inom offentlig nyckelkryptering är:

• RSA – en av de äldsta och mest använda metoderna.
• ECC (Elliptic Curve Cryptography) – erbjuder stark säkerhet med kortare nycklar och är därför mer resurseffektiv.
• Diffie–Hellman – används främst för att utbyta nycklar snarare än för att kryptera data direkt.

Den största nackdelen är hastigheten. Offentlig nyckelkryptering kräver mer beräkning och är därför långsammare än symmetrisk kryptering, särskilt vid stora datamängder. Därför används den ofta tillsammans med privat nyckelkryptering: den asymmetriska metoden skyddar själva nyckeln, medan den symmetriska tar hand om datakrypteringen.

När du ska använda vilken metod

Både privat och offentlig nyckelkryptering är kraftfulla verktyg, men de löser olika problem och lämpar sig för olika situationer. Att välja rätt metod handlar om att väga säkerhetskrav mot prestanda och praktiska begränsningar.

Privat nyckelkryptering passar bäst när hastighet är en prioritet och när du redan har ett säkert sätt att dela nyckeln. Eftersom samma nyckel används åt båda hållen går krypteringen snabbt och lämpar sig för stora datamängder. Det är därför den ofta används för att skydda filer, hårddiskar eller interna nätverk där alla parter redan känner till den hemliga nyckeln.

Offentlig nyckelkryptering är däremot det naturliga valet när du behöver kommunicera med någon du inte kan träffa i förväg för att utbyta nycklar. Eftersom den offentliga nyckeln kan delas öppet slipper du risken att den hemliga nyckeln fångas upp under överföringen. Det gör tekniken ovärderlig i öppna nätverk som internet, där säker nyckeldistribution annars vore ett stort hinder.

Ett vanligt arbetssätt i modern IT-säkerhet är att kombinera metoderna. Den här kombinationen kallas ofta för hybridkryptering och används till exempel i SSL/TLS – tekniken bakom HTTPS. I en sådan lösning fungerar det så här:

• Offentlig nyckelkryptering används först för att säkert överföra en symmetrisk nyckel.
• När nyckeln är på plats används privat nyckelkryptering för att snabbt kryptera och dekryptera själva datan.
• Resultatet är hög säkerhet vid nyckelöverföringen och hög prestanda vid dataöverföringen.

För att avgöra vilken metod du bör använda kan du ställa några nyckelfrågor:

• Behöver du snabb kryptering av stora datamängder? → Välj privat nyckelkryptering.
• Behöver du skicka information till någon utan att ha en fördelad nyckel i förväg? → Välj offentlig nyckelkryptering.
• Vill du kombinera det bästa av båda världar? → Använd hybridkryptering.

Ett konkret exempel är krypterad e-post. Om du och mottagaren kommunicerar ofta kan ni använda privat nyckelkryptering med en fördelad nyckel för snabbhet. Men om ni bara behöver skicka ett enstaka säkert meddelande är det enklare att använda mottagarens offentliga nyckel.

Oavsett vilken metod du väljer är det viktigt att komma ihåg att säkerhet inte bara handlar om själva krypteringen. Faktorer som hur nycklar lagras, hur de distribueras och hur länge de används spelar lika stor roll. Kryptering är bara en del av helheten – men med rätt val och kombination kan du bygga en robust och tillförlitlig kommunikationslösning.