การเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราว

ภาพรวม

การเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราวเป็นรูปแบบหนึ่งของการเข้ารหัสลับแบบกุญแจสาธารณะ ซึ่งมีการสร้างคู่กุญแจและกำหนดให้กับช่วงเวลาสั้น ๆ แทนที่จะเป็นบุคคลหรือองค์กร และบล็อกของข้อมูลเข้ารหัสจะถูกเชื่อมโยงต่อกันไปตามกาลเวลา ในระบบคีย์ชั่วคราว กุญแจส่วนตัวจะถูกใช้เป็นเวลาสั้น ๆ แล้วทำลายทิ้ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมบางครั้งจึงถูกเรียกว่า "ครอปโตแบบใช้แล้วทิ้ง" ข้อมูลที่เข้ารหัสด้วยกุญแจส่วนตัวที่เกี่ยวข้องกับช่วงเวลาเฉพาะสามารถเชื่อมโยงกับช่วงเวลานั้นได้อย่างปฏิเสธไม่ได้ ทำให้การเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราวนั้นมีประโยชน์เป็นพิเศษสำหรับการประทับเวลาที่เชื่อถือได้แบบดิจิทัล การเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราวถูกคิดค้นขึ้นใน 1997 โดย Michael Doyle แห่ง Eolas และได้รับการนำมาใช้ในมาตรฐาน ANSI ASC X9.95 สำหรับการประทับเวลาที่เชื่อถือได้

กุญแจสาธารณะเทียบกับคีย์ชั่วคราว

ทั้งระบบกุญแจสาธารณะและระบบคีย์ชั่วคราวสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างลายเซ็นดิจิทัลที่ยืนยันว่าข้อมูลที่กำหนดไม่เปลี่ยนแปลงนับตั้งแต่ได้รับการลงนาม แต่ความเหมือนสิ้นสุดลงเพียงเท่านี้ ในระบบกุญแจสาธารณะแบบดั้งเดิม คู่กุญแจสาธารณะ/ส่วนตัวมักจะถูกกำหนดให้กับบุคคล เซิร์ฟเวอร์ หรือองค์กร ข้อมูลที่ลงนามโดยกุญแจส่วนตัวยืนยันว่าลายเซ็นมาจากแหล่งที่ระบุ คู่กุญแจยังคงอยู่เป็นเวลาหลายปี ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังในการปกป้ององค์ประกอบส่วนตัวจากการเปิดเผย ในระบบกุญแจสาธารณะ ใครก็ตามที่สามารถเข้าถึงกุญแจส่วนตัวจะสามารถปลอมแปลงลายเซ็นดิจิทัลของบุคคลนั้นได้ ในระบบคีย์ชั่วคราว อย่างไรก็ตาม คู่กุญแจจะถูกกำหนดให้กับช่วงเวลาสั้น ๆ ไม่ใช่บุคคลหรือเอนทิตีใดเอนทิตีหนึ่ง ข้อมูลที่ลงนามโดยกุญแจส่วนตัวเฉพาะจะเชื่อมโยงกับเวลาและวันที่เฉพาะเจาะจง คู่กุญแจจะใช้งานได้เพียงไม่กี่นาที หลังจากนั้นกุญแจส่วนตัวจะถูกทำลายอย่างถาวร ดังนั้น ไม่เหมือนกับระบบกุญแจสาธารณะ ระบบคีย์ชั่วคราวจะไม่ขึ้นอยู่กับความปลอดภัยระยะยาวของกุญแจส่วนตัว

การสร้างความสมบูรณ์ของข้อมูล

ในระบบคีย์ชั่วคราว แหล่งที่มาของเวลาจะต้องเป็นมาตรฐานที่สอดคล้องกันซึ่งผู้ส่งและผู้รับทุกคนเข้าใจ เนื่องจากนาฬิกาของระบบภายในอาจถูกเปลี่ยนโดยผู้ใช้ จึงไม่เคยถูกใช้เป็นแหล่งที่มาของเวลา แต่ข้อมูลจะถูกลงนามดิจิทัลด้วยค่าเวลาที่ได้มาจากเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) ที่มีความแม่นยำภายในหนึ่งมิลลิวินาที สอดคล้องกับมาตรฐาน ANSI ASC X9.95 สำหรับการประทับเวลาที่เชื่อถือได้ เมื่อใดก็ตามที่ช่วงเวลาในระบบคีย์ชั่วคราวดับลง คู่กุญแจสาธารณะ/ส่วนตัวชุดใหม่จะถูกสร้างขึ้น และกุญแจส่วนตัวจากช่วงเวลาก่อนหน้าจะถูกใช้เพื่อรับรองกุญแจสาธารณะชุดใหม่แบบดิจิทัล จากนั้นกุญแจส่วนตัวตัวเก่าจะถูกทำลาย ระบบ "การเชื่อมโยงคีย์" นี้เป็นบรรพบุรุษโดยตรงของเทคโนโลยีบล็อกเชนที่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน สำหรับช่วงเวลาใหม่ ค่าเวลาจะได้รับจากแหล่งบุคคลที่สามที่เชื่อถือได้ และช่วงเวลาเฉพาะสามารถถูกแทรกแซงระหว่างเวลาที่ได้รับโดยใช้เมธอดการปรับเทียบเวลาตามตัวจับเวลาของระบบภายใน หากไม่สามารถหาแหล่งเวลาที่เชื่อถือได้หรือไม่ทำงานภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนด กุญแจส่วนตัวชั่วคราวจะไม่ถูกออกให้ ในกรณีนั้น ห่วงโซ่ช่วงเวลาจะถูกยุติ และจะเริ่มต้นห่วงโซ่ใหม่ ห่วงโซ่เก่าและใหม่จะเชื่อมต่อผ่านคลังเก็บข้อมูลบนเครือข่าย ซึ่งช่วยให้เซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดสามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ได้รับการป้องกันผ่านกาลเวลาต่อไปได้ โดยไม่คำนึงว่าห่วงโซ่จะต้องถูกรีสตาร์ทบ่อยแค่ไหน เวลาเริ่มต้นของห่วงโซ่และของแต่ละช่วงเวลาสามารถเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างลำดับกุญแจสาธารณะที่ไม่ขาดตอน ซึ่งสามารถนำไปใช้สำหรับสิ่งต่อไปนี้:

เพื่อระบุเวลาที่ชุดข้อมูลถูกลงนามอย่างปฏิเสธไม่ได้ เพื่อระบุสถานะที่แน่นอนของข้อมูลในขณะที่ถูกลงนาม เพื่อเป็นมาตรการรักษาความปลอดภัยเพิ่มเติม คำขอทั้งหมดสำหรับลายเซ็นที่ทำขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งจะถูกจัดเก็บไว้ในบันทึกที่ถูกต่อกันและผนวกเข้ากับกุญแจสาธารณะที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาถัดไป กลไกนี้ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะแทรก "เหตุการณ์ที่ลงนาม" ใหม่ลงในห่วงโซ่ช่วงเวลาหลังจากความจริงเกิดขึ้น

การตรวจสอบข้าม

ผ่านเซิร์ฟเวอร์ที่ทำงานอย่างอิสระ การรับรองข้ามสามารถให้หลักฐานจากบุคคลที่สามเกี่ยวกับความถูกต้องของห่วงโซ่ช่วงเวลาและหลักฐานที่ปฏิเสธไม่ได้เกี่ยวกับการเห็นพ้องต้องกันในเวลาปัจจุบัน ระบบการเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราวแสดงความทนทานต่อความผิดพลาดของไบแซนไทน์สูง เครือข่ายของเซิร์ฟเวอร์ที่รับรองข้ามซึ่งเชื่อมต่อกันในสภาพแวดล้อมแบบกระจายสร้างห่วงโซ่ความเชื่อถือที่เป็นที่ประจักษ์อย่างกว้างขวางซึ่งมีความแข็งแกร่งเท่ากับจุดที่แข็งแกร่งที่สุด ในทางตรงกันข้าม ลำดับชั้นทั้งหมดของระบบกุญแจสาธารณะแบบดั้งเดิมอาจถูกบุกรุกหากกุญแจส่วนตัวเพียงตัวเดียวถูกเปิดเผย ห่วงโซ่ช่วงเวลาคีย์ชั่วคราวแต่ละรายการสามารถรับรองข้ามกับห่วงโซ่คีย์ชั่วคราวอื่นและอินสแตนซ์ของเซิร์ฟเวอร์ได้ ผ่านการรับรองข้าม เซิร์ฟเวอร์ A จะลงนามห่วงโซ่ช่วงเวลาของเซิร์ฟเวอร์ B ซึ่งข้อมูลที่ลงนามคือคำจำกัดความของช่วงเวลา ในความเป็นจริง กุญแจส่วนตัวจากเซิร์ฟเวอร์ B จะถูกใช้เพื่อลงนามกุญแจสาธารณะของเซิร์ฟเวอร์ A ในแผนภาพ อินสแตนซ์เซิร์ฟเวอร์ถูกรับรองข้ามกับอินสแตนซ์เซิร์ฟเวอร์อื่นอีกสองตัว (สีฟ้าและสีส้ม) การรับรองข้ามกำหนดให้การประทับเวลาสำหรับช่วงเวลาต้องตรงกับการประทับเวลาของเซิร์ฟเวอร์ที่รับรองข้ามภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ ซึ่งถูกกำหนดโดยผู้ใช้และโดยทั่วไปมีความยาวไม่กี่ร้อยมิลลิวินาที

คลังเก็บข้อมูลเครือข่าย

พร้อมกับช่วงเวลา การรับรองข้ามจะถูกจัดเก็บไว้ในคลังเก็บข้อมูลบนเครือข่าย ภายในเครือข่ายคีย์ชั่วคราว คลังเก็บข้อมูลคือฐานข้อมูลเชิงตรรกะที่สามารถจัดเก็บและจำลองแบบบนระบบใดก็ได้เพื่อให้สามารถตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับการประทับเวลาและลงนามโดยคีย์ชั่วคราวได้ แผนผังของชุดคลังเก็บข้อมูลที่เข้าถึงได้จะถูกจัดเก็บไว้ภายในลายเซ็นดิจิทัลทุกอันที่สร้างขึ้นในระบบ เมื่อใดก็ตามที่การรับรองข้ามเสร็จสิ้นที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลา แผนผังคลังเก็บข้อมูลจะถูกอัปเดตและเผยแพร่ไปยังเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดในเครือข่าย

การตรวจสอบ

ในช่วงเวลาหนึ่ง กุญแจส่วนตัวชั่วคราวจะถูกใช้เพื่อลงนามข้อมูลที่เชื่อมต่อกับการประทับเวลาที่เชื่อถือได้และใบรับรองความถูกต้อง หากต้องการตรวจสอบข้อมูลในภายหลัง ผู้รับจะเข้าถึงกุญแจสาธารณะที่ถาวรสำหรับช่วงเวลาที่เหมาะสม กุญแจสาธารณะที่ใช้กับลายเซ็นดิจิทัลสามารถส่งผ่านรูทีนการเข้ารหัสลับที่เผยแพร่เพื่อคลายแฮชของข้อมูลต้นฉบับ ซึ่งจากนั้นจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับแฮชใหม่ของข้อมูลที่จัดเก็บไว้เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อมูล หากลายเซ็นถอดรหัสสำเร็จโดยใช้กุญแจสาธารณะที่เผยแพร่ของช่วงเวลาใดช่วงเวลาหนึ่ง ผู้รับจะมั่นใจได้ว่าลายเซ็นนั้นมีต้นกำเนิดในช่วงเวลานั้น หากแฮชที่ถอดรหัสและแฮชใหม่ตรงกัน ผู้รับจะมั่นใจได้ว่าข้อมูลไม่ถูกยุ่งเกี่ยวนับตั้งแต่กุญแจส่วนตัวชั่วคราวสร้างการประทับเวลาและลงนามข้อมูล การเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราวถูกคิดค้นขึ้นใน 1997 โดย Michael D. Doyle จาก Eolas Technologies Inc. ในระหว่างที่ทำงานในโครงการ Visible Embryo Project และต่อมาถูกซื้อกิจการและทำเป็นผลิตภัณฑ์โดย ProofSpace, Inc. ได้รับการนำมาใช้เป็นมาตรฐานระดับชาติในมาตรฐาน ANSI ASC X9.95 สำหรับการประทับเวลาที่เชื่อถือได้ การเข้ารหัสลับแบบคีย์ชั่วคราวเป็นบรรพบุรุษของการรักษาความลับแบบเดินหน้าและเป็นรากฐานของเทคโนโลยีการเชื่อมโยงลายเซ็นเดินหน้าในระบบบล็อกเชน Bitcoin

ดูสิ่งนี้ด้วย

การเข้ารหัสลับแบบไม่มีใบรับรอง การเข้ารหัสลับตามใบรับรอง