Что такое PKI? Руководство по инфраструктуре открытых ключей

PKI – это система, используемая для защиты конфиденциальных данных с помощью шифрования и аутентификации. Она обеспечивает безопасные транзакции во всех сферах – от электронной почты и электронной коммерции до VPN и безопасного просмотра веб-страниц. Используя открытые и закрытые криптографические ключи, PKI помогает создать безопасную среду, в которой данные можно передавать, не опасаясь их перехвата или фальсификации.

В этой статье мы рассмотрим, что такое PKI, почему он важен и как он работает для обеспечения безопасности цифровых коммуникаций.

---

Table of Contents

1. Что такое PKI (инфраструктура открытых ключей)?
2. Почему PKI важен для кибербезопасности?
3. Компоненты PKI
4. Как работает PKI?
5. Общие примеры использования PKI
6. Преимущества внедрения PKI
7. Проблемы и ограничения PKI

---

Что такое PKI (инфраструктура открытых ключей)?

PKI расшифровывается как Public Key Infrastructure, система, предназначенная для управления и распределения ключей шифрования. Она гарантирует, что конфиденциальная информация может быть передана по незащищенным сетям, таким как Интернет, без перехвата или изменения. PKI использует комбинацию двух криптографических ключей: открытого ключа, к которому может получить доступ любой желающий, и закрытого ключа, который хранится в секрете его владельцем.

Эти ключи работают вместе для шифрования и расшифровки сообщений, гарантируя, что информация останется конфиденциальной и доступной только для предполагаемого получателя. PKI необходим для безопасных коммуникаций, особенно в онлайновых средах, где целостность и подлинность данных имеют решающее значение.

---

Почему PKI важен для кибербезопасности?

В эпоху цифровых преобразований нарушения безопасности становятся все более частыми и изощренными. Именно здесь на помощь приходит PKI, чтобы защитить конфиденциальные данные. Используя пару криптографических ключей и цифровых сертификатов, PKI гарантирует, что:

• Данные шифруются, делая их нечитаемыми для неавторизованных пользователей.
• Подлинность проверяется, подтверждая, что человек или система, с которой Вы общаетесь, является легитимной.
• Обеспечивается целостность, гарантирующая, что данные не были подделаны во время передачи.

PKI supports secure email communication, financial transactions, e-commerce, and ensures data protection for internal networks through Virtual Private Networks (VPNs).

---

Компоненты PKI

Понимание отдельных элементов, из которых состоит PKI, очень важно для того, чтобы понять, как она работает. По своей сути PKI включает в себя несколько ключевых компонентов, которые вместе создают надежную систему безопасности:

1. Public and Private Keys

Для шифрования и расшифровки данных PKI использует пары криптографических ключей – открытый и закрытый ключи.

• Открытый ключ: Свободно распространяемый и используемый любым человеком для шифрования информации.
• Частный ключ: Хранится в безопасности его владельцем и используется для расшифровки данных, зашифрованных соответствующим открытым ключом.

Эти два ключа работают вместе, используя асимметричного шифрованиято есть данные, зашифрованные одним ключом, могут быть расшифрованы только другим. Например, если Вы зашифруете сообщение чьим-то открытым ключом, расшифровать его сможет только его закрытый ключ, гарантируя, что прочитать сообщение сможет только адресат.

2. Цифровые сертификаты

A digital certificate, often referred to as a PKI certificate, is like a digital ID card that binds an entity’s identity to its public key. These certificates ensure that the public key you are using belongs to the right person or organization.

Digital certificates are issued by trusted authorities known as Certificate Authorities (CAs), often in collaboration with a Registration Authority (RA), which verify the identity of certificate holders and sign their certificates. This process builds a chain of trust that is fundamental to PKI​​.

3. Центр сертификации (ЦС)

Центр сертификации (ЦС) – это доверенная сторонняя организация, которая выпускает и управляет цифровыми сертификатами. Он играет важную роль в установлении доверия в системе PKI, подтверждая личности владельцев сертификатов.

• Корневой ЦС: Наиболее доверенная организация в иерархии PKI, отвечающая за выдачу сертификатов подчиненным ЦС и конечным пользователям. Корневой ЦС обычно находится в автономном режиме по соображениям безопасности, чтобы предотвратить несанкционированный доступ.
• Подчиненный ЦС: Выдает сертификаты конечным пользователям или устройствам под руководством корневого ЦС, поддерживая цепочку доверия.

4. Списки отзыва сертификатов (CRLs) и онлайн-протокол состояния сертификатов (OCSP)

Sometimes, it becomes necessary to revoke digital certificates due to compromise or expiration, as outlined in the organization’s certificate policy. CRLs and OCSP are systems that check whether a certificate is still valid or has been revoked. This ensures that only trustworthy certificates are in use.

---

Как работает PKI?

Чтобы понять функциональность PKI, давайте рассмотрим ее основные процессы:

1. Key Generation: The first step involves creating a pair of cryptographic keys—public and private keys. The public key is shared openly, while the private key remains secret with the owner.
2. Certificate Issuance: The process begins with a Certificate Signing Request (CSR), where the public key and owner’s information are submitted to a Certificate Authority (CA) for validation and certificate creation.
3. Распространение сертификата: Затем цифровой сертификат передается всем, кому необходимо проверить личность владельца сертификата.
4. Отзыв сертификата: Если сертификат скомпрометирован или нуждается в отзыве, он помещается в список отзыва сертификатов (Certificate Revocation List, CRL) или проверяется через Online Certificate Status Protocol (OCSP).
5. Восстановление ключей: В случае потери или компрометации закрытого ключа процессы восстановления ключа помогут безопасно извлечь его, чтобы предотвратить потерю данных.

PKI allows secure communication by ensuring PKI authentication so that only authorized parties can access the data, and that the information being exchanged is both authentic and untampered.

---

Общие примеры использования PKI

PKI широко используется в различных отраслях промышленности для защиты конфиденциальной информации и коммуникаций. Вот некоторые из наиболее распространенных приложений:

1. SSL/TLS Certificates for Secure Web Browsing: PKI underpins SSL/TLS (Secure Socket Layer/Transport Layer Security) certificates, which are used to secure websites by encrypting the data exchanged between users and the website. This ensures that sensitive information, such as passwords or credit card numbers, cannot be intercepted by attackers. You’ve likely seen a small padlock symbol in your web browser’s address bar—that’s a result of PKI securing the connection.
2. Email Security with S/MIME: S/MIME (Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions) uses PKI to encrypt and sign emails, ensuring that only the intended recipient can read the email and that the message has not been altered. This is particularly useful in corporate settings where confidential information is regularly transmitted via email.
3. VPNs and Network Security: PKI is used to authenticate devices and users in Virtual Private Networks (VPNs), ensuring that only authorized parties can access the network. This is crucial for businesses that need to secure remote access to internal systems.
4. Code Signing for Software Authenticity: PKI enables developers to sign software with digital certificates, which verify that the software has not been tampered with since it was published. This helps users ensure that the software they download comes from a trusted source.
5. E-commerce Transactions and User Authentication: PKI plays a significant role in e-commerce by securing transactions through encryption and ensuring that the buyer and seller are both legitimate entities. It also helps authenticate users for secure logins.

---

Преимущества внедрения PKI

Применение PKI дает широкий спектр преимуществ, особенно в плане повышения безопасности цифровых платформ:

• Аутентификация: PKI гарантирует, что все участники транзакции являются теми, за кого себя выдают. Это крайне важно для предотвращения мошеннических действий.
• Шифрование: Используя криптографические ключи, PKI гарантирует сохранность конфиденциальных данных во время передачи. Расшифровать информацию могут только уполномоченные лица.
• Целостность данных: PKI предотвращает фальсификацию данных, позволяя использовать цифровые подписи, которые гарантируют, что данные останутся неизменными по сравнению с их первоначальной формой.
• Неотрицание: PKI позволяет пользователям подписывать свои транзакции цифровой подписью, гарантируя, что они не смогут опровергнуть свою причастность на более позднем этапе.
• Масштабируемость: PKI может масштабироваться для работы с большим количеством пользователей, что делает его надежным решением для защиты больших систем и сетей, включая устройства IoT и сети корпоративного уровня.

---

Проблемы и ограничения PKI

Несмотря на то, что PKI предлагает значительные преимущества, он также сопряжен с некоторыми проблемами:

• Сложность установки и обслуживания: Внедрение и обслуживание системы PKI может быть сложным, требующим специальных знаний в области криптографии и сетевой безопасности. Часто требуется постоянное управление, чтобы справиться с продлением и отзывом сертификатов.
• Затраты: Создание надежной инфраструктуры PKI может быть дорогостоящим. Расходы включают в себя аппаратные модули безопасности (HSM), сертификаты и управление системами CA и RA.
• Проблемы управления ключами: Одной из наиболее серьезных проблем является безопасное управление закрытыми ключами. Если закрытый ключ будет скомпрометирован, вся система может стать небезопасной.
• Проблемы доверия: PKI в значительной степени опирается на доверие. Если центр сертификации (ЦС) скомпрометирован или выпускает сертификаты ненадлежащим образом, это может подорвать всю систему PKI. Такое уже случалось в прошлом и приводило к серьезным нарушениям безопасности.
• Scalability Concerns: While PKI can scale, managing millions of certificates across large organizations or IoT systems can become a logistical challenge, especially in environments where devices are spread globally, without a robust certificate management system.

---

Нижняя линия

В условиях стремительного роста числа кибератак предприятиям и частным лицам необходимы надежные решения по обеспечению безопасности, чтобы защитить свои цифровые активы. SSL-сертификаты являются важнейшей частью PKI, обеспечивая безопасные зашифрованные соединения, которые защищают конфиденциальные данные от посторонних глаз.

На сайте SSL Dragonмы предлагаем широкий выбор надежных SSL-сертификатов, отвечающих всем Вашим требованиям безопасности, от базового шифрования веб-сайтов до продвинутых решений для нескольких доменов. Независимо от того, ведете ли Вы небольшой бизнес или управляете сложной корпоративной средой, у нас есть подходящие SSL-сертификаты, которые защитят Ваши данные и обеспечат спокойствие Вашим клиентам.