Asymmetrisch encryptie-algoritme
RSA is een zogenaamd ‘asymmetrisch encryptie-algoritme’. Dit algoritme wordt vaak gebruikt voor de overdracht van gevoelige informatie, zoals de beveiliging van transacties op een blockchainnetwerk. Het beveiligen van onze gegevens en transacties wordt steeds belangrijker door de toenemende digitalisering van onze samenleving. Met de groei van het internet en de exponentiële toename van gegevensuitwisseling, worden we blootgesteld aan meer potentiële risico’s, zoals datadiefstal en identiteitsfraude. Daarom is het beschermen van onze gegevens van cruciaal belang. RSA-cryptografie maakt het mogelijk om gevoelige informatie veilig te verzenden via openbare netwerken (zoals het internet).
Wat is het verschil tussen een privésleutel en een openbare sleutel?
Wat zijn priemgetallen nu eigenlijk precies?
Eenvoudig voorbeeld van RSA-cryptografie
Waarom wordt juist RSA-cryptografie vaak gebruikt binnen blockchain-ecosystemen?
Welke blockchain-ecosystemen maken gebruik van RSA-cryptografie?
Maakt Bitcoin ook gebruik van RSA-cryptografie?
Waarom maakt Bitcoin gebruik van ECDSA in plaats van RSA-cryptografie?
Is ECDSA veiliger dan RSA-cryptografie?
Grote priemgetallen
RSA-cryptografie is gebaseerd op de wiskundige eigenschappen van grote priemgetallen. Het idee erachter is relatief eenvoudig: het versleutelen van een boodschap met behulp van een openbare sleutel, die door iedereen kan worden gebruikt om de gegevens te versleutelen. Vervolgens kan alleen de ontvanger de versleutelde boodschap decoderen met behulp van zijn of haar eigen privésleutel. Om RSA-cryptografie te kunnen begrijpen is het belangrijk om eerst het verschil tussen een privésleutel en een openbare sleutel te kennen.
Wat is het verschil tussen een privésleutel en een openbare sleutel?
Bij RSA-cryptografie wordt gebruikgemaakt van een privésleutel en een openbare sleutel, om gegevens te versleutelen en te decoderen. Een privésleutel is (zoals de naam al aangeeft) privé en wordt alleen gebruik bewaard door de persoon of entiteit die de privésleutel bezit. Het is een geheime sleutel die wordt gebruikt om versleutelde gegevens te decoderen. Met de privésleutel kan alleen de beoogde ontvanger de versleutelde boodschap ontcijferen. Het is belangrijk om de privésleutel altijd veilig en geheim te houden, omdat iedereen die er toegang toe heeft, de versleutelde berichten kan ontcijferen.
De openbare sleutel wordt alléén gebruikt voor versleuteling
Naast de geheime privésleutel is er bij RSA-cryptografie ook een openbare sleutel (die zoals de naam al aangeeft openbaar is en vrij beschikbaar voor iedereen). De openbare sleutel wordt gebruikt om gegevens te versleutelen, voordat ze worden verzonden naar de persoon of entiteit met de bijbehorende privésleutel. Het is veilig om de openbare sleutel te delen met anderen, omdat deze sleutel alleen kan worden gebruikt om gegevens te versleutelen en niet om ze te decoderen. Met de openbare sleutel kan iedereen dus gevoelige informatie versleutelen voordat ze deze verzenden. Het gebruik van deze twee sleutels in combinatie met elkaar, zorgt ervoor dat RSA-cryptografie veilige communicatie en gegevensbescherming kan bieden.
Wat zijn priemgetallen nu eigenlijk precies?
Priemgetallen zijn (eenvoudig gezegd) getallen die alleen deelbaar zijn door 1 en zichzelf. Ze beginnen vanaf 2 en gaan dan verder. Bijvoorbeeld: 2, 3, 5, 7, 11, 13 en 17 zijn enkele priemgetallen. Er zijn oneindig veel priemgetallen. Het bijzondere aan priemgetallen is dat ze niet kunnen worden ontbonden in kleinere factoren, behalve 1 en zichzelf. Bij RSA-cryptografie spelen priemgetallen een cruciale rol vanwege de eigenschappen die ze bezitten. Bij het genereren van de sleutels in RSA, wordt een ‘publiek-privaat’ sleutelpaar gemaakt, waarbij twee grote priemgetallen worden gebruikt. Deze priemgetallen zijn zo gekozen dat hun vermenigvuldiging resulteert in een zeer groot getal.
Ontbinden
Het belang van priemgetallen ligt in het feit dat het erg moeilijk is om een groot getal te ‘ontbinden’ in de oorspronkelijke priemfactoren. Deze eigenschap vormt de basis van de veiligheid van RSA-cryptografie en dus ook van menig blockchain-ecosysteem. Het vergt namelijk aanzienlijke rekenkracht en tijd om een groot getal te ‘factoriseren’ in de priemfactoren. Als de oorspronkelijke priemfactoren niet bekend zijn, is het bijna onmogelijk om de versleutelde gegevens te decoderen, zonder de bijbehorende privésleutel. Priemgetallen spelen dan ook een zeer belangrijke rol bij RSA-cryptografie, vanwege hun vermogen om gegevens veilig te houden.
Eenvoudig voorbeeld van RSA-cryptografie:
Stel nu dat Chantal een geheime boodschap naar Mark wil versturen. Mark heeft een openbare sleutel die voor iedereen toegankelijk is. Chantal gebruikt deze openbare sleutel om de boodschap te versleutelen. Zodra de boodschap versleuteld is, kan alleen Mark deze decoderen met behulp van zijn privésleutel. Dit betekent dat zelfs als de versleutelde boodschap wordt onderschept door een derde partij, deze niet kan worden gelezen zonder de privésleutel van Mark.
Factoriseren
Het geheim achter RSA-cryptografie ligt in de complexiteit van de factoren van grote priemgetallen. ‘Factoren’ verwijst naar het proces van het ‘ontbinden’ van een getal in kleinere getallen die (wanneer ze met elkaar worden vermenigvuldigd), het oorspronkelijke getal vormen. Bijvoorbeeld: 1, 2, 3, 4, 5, 6 en 12, omdat deze getallen kunnen worden vermenigvuldigd om 12 te produceren. Het vinden van de ‘factoren’ van een getal is een belangrijke wiskundige taak bij RSA-cryptografie. Mark genereert twee grote priemgetallen en berekent vervolgens hun vermenigvuldiging. Het resultaat van deze vermenigvuldiging wordt zijn openbare sleutel. Om de boodschap te decoderen, moet Mark de originele priemgetallen kennen, die alleen in zijn privésleutel worden bewaard. Aangezien het ‘factoriseren’ van grote priemgetallen een zeer tijdrovende taak is, is RSA-cryptografie moeilijk te kraken.
Digitale handtekeningen
RSA-cryptografie wordt niet alleen gebruikt voor het verzenden van geheime boodschappen, maar ook voor digitale handtekeningen. Een digitale handtekening maakt het mogelijk om de authenticiteit en integriteit van gegevens te controleren. In plaats van een boodschap te versleutelen, kan de afzender een ‘hash’ (een unieke numerieke representatie) van de boodschap nemen en deze hash vervolgens versleutelen met zijn of haar privésleutel. De ontvanger kan de versleutelde hash decoderen met behulp van de openbare sleutel van de afzender en controleren of deze overeenkomt met de berekende hash van de ontvangen boodschap.
Hashfunctie
Een hash is een wiskundige functie die een invoer van een willekeurige grootte neemt en een unieke vaste uitvoer genereert. De hash speelt een zeer belangrijke rol bij zowel de input als de output van blockchaintransacties. Het bijzondere aan een hashfunctie is dat zelfs een kleine wijziging in de invoer, een compleet andere uitvoer oplevert. Het doel van de hashfunctie is om gegevens te verkleinen tot een vaste grootte (hashwaarde) die representatief is voor de oorspronkelijke gegevens. Bij RSA-cryptografie speelt de hash een belangrijke rol bij het creëren van digitale handtekeningen. Een digitale handtekening is een mechanisme om de authenticiteit en integriteit van gegevens te verifiëren. In plaats van de gegevens te versleutelen, wordt een hash van de gegevens genomen en vervolgens versleuteld met de privésleutel van de afzender.
Unieke representatie van de oorspronkelijke gegevens.
Door een hash te gebruiken, kunnen grote hoeveelheden gegevens worden samengevat tot een compacte hashwaarde. Dit maakt het proces van ondertekening efficiënter en vermindert de hoeveelheid gegevens die moeten worden versleuteld. Bovendien kan de ontvanger van de gegevens de integriteit controleren, door de ontvangen gegevens opnieuw te ‘hashen’ en deze te vergelijken met de gedecodeerde hashwaarde, met behulp van de openbare sleutel van de afzender. Hashen is het proces waarbij een hashfunctie wordt toegepast op gegevens, om zo een unieke hashwaarde te genereren. Met andere woorden: het proces van hashen houdt in dat de oorspronkelijke gegevens worden omgezet in een gestandaardiseerd formaat met een vaste grootte. Bij het hashen wordt de input door de hashfunctie geleid, die vervolgens een hashwaarde produceert. Deze hashwaarde is een unieke representatie van de oorspronkelijke gegevens.
Digitale vingerafdruk
De hash fungeert dus als een digitale vingerafdruk van de gegevens. Het biedt een snelle en betrouwbare manier om te controleren of de ontvangen gegevens ongewijzigd zijn en daadwerkelijk afkomstig zijn van de juiste afzender. Door gebruik te maken van hashes in combinatie met RSA-cryptografie kan gegevensmanipulatie worden voorkomen en kunnen gegevensauthenticiteit en integriteit worden gewaarborgd.
Waarom wordt juist RSA-cryptografie vaak gebruikt binnen blockchain-ecosystemen?
Blockchaintechnologie heeft de afgelopen jaren veel aandacht gekregen, vanwege de revolutionaire mogelijkheden die het biedt op tal van terreinen. Het vermogen om transparantie, decentralisatie en veiligheid te combineren, heeft de weg vrijgemaakt voor diverse blockchaintoepassingen, zoals DeFi, gedecentraliseerde dataopslag, IoT-oplossingen, digitale identiteitsbeveiliging en supply chain management.
Veilig en onveranderlijk
In blockchain-ecosystemen spelen transacties een centrale rol. Het is dan ook van vitaal belang dat deze transacties veilig en onveranderlijk zijn. RSA-cryptografie zorgt voor een betrouwbare versleuteling van gevoelige gegevens, zoals transactie-informatie en digitale handtekeningen. Door gebruik te maken van de openbare sleutel kunnen transacties veilig worden verzonden en alleen de eigenaar van de privésleutel kan ze decoderen. Dit verzekert de vertrouwelijkheid en integriteit van transacties binnen blockchainnetwerken.
Identiteitsverificatie
Een ander belangrijk aspect van RSA-cryptografie in blockchain-ecosystemen is identiteitsverificatie. De openbare sleutel fungeert als een unieke identificatie voor gebruikers binnen het netwerk. Door gebruik te maken van digitale handtekeningen die zijn gegenereerd met de privésleutel, kunnen gebruikers hun identiteit verifiëren, zonder gevoelige informatie te onthullen. Dit helpt bij het voorkomen van frauduleuze activiteiten en waarborgt de authenticiteit van deelnemers aan het blockchainnetwerk.
Welke blockchain-ecosystemen maken gebruik van RSA-cryptografie?
Er zijn verschillende blockchain-ecosystemen die gebruikmaken van RSA om de beveiliging en privacy binnen het netwerk te waarborgen. Ethereum (een platform voor smart contracts en dApps) maakt gebruik van deze encryptie-methode, om transacties te beveiligen en digitale handtekeningen te genereren. Ook de blockchainplatformen Ripple, NEO, Stellar, VeChain, IOTA, Tezos, Hyperledger Fabric en EOS gebruiken RSA-cryptografie. RSA wordt dan weliswaar door veel blockchain-ecosystemen gebruikt, maar er zijn echter ook andere cryptografische algoritmen die in blockchainnetwerken kunnen worden toegepast, afhankelijk van de specifieke vereisten en ontwerpkeuzes van ieder afzonderlijk netwerk.
Maakt Bitcoin ook gebruik van RSA-cryptografie?
Nee, Bitcoin maakt geen gebruik van RSA. In plaats daarvan maakt Bitcoin gebruik van het Elliptic Curve Digital Signature Algoritme (ECDSA). Dit specifieke cryptografische algoritme is gebaseerd op zogenaamde ‘elliptische krommen’. Elliptische krommen (elliptic-curves) zijn wiskundige structuren. Ze zijn vernoemd naar hun eigenschap van symmetrie en de vorm van een ‘curve’, die lijkt op een ovale ellips. Elliptische krommen zijn bijzonder, omdat ze over bepaalde ‘algebraïsche’ eigenschappen beschikken die gunstig zijn voor cryptografische toepassingen. Algebraïsche eigenschappen zijn kenmerken of regels die van toepassing zijn op wiskundige operaties binnen een bepaalde algebraïsche structuur, zoals bijvoorbeeld getallen, vectoren of krommen. Deze eigenschappen helpen bij het begrijpen en manipuleren van de elementen en operaties binnen die structuur.
Waarom maakt Bitcoin gebruik van ECDSA in plaats van RSA-cryptografie?
Bitcoin maakt gebruik van ECDSA in plaats van RSA vanwege een combinatie van verschillende factoren, waaronder efficiëntie, veiligheid en compatibiliteit met de ontwerpkeuze van het Bitcoin-protocol. ECDSA maakt gebruik van kleinere ‘sleutellengtes’ in vergelijking met RSA-cryptografie, wat resulteert in kortere handtekeningen en snellere verwerkingstijden. Met de beperkte computercapaciteit die beschikbaar is op het Bitcoin-netwerk, is het belangrijk om efficiëntie te behouden. De kleinere sleutellengtes van ECDSA ten opzichte van RSA, betekenen ook dat er minder opslagruimte nodig is om handtekeningen op te slaan in de blockchain. Aangezien elke byte kostbaar is in de beperkte blockchain-opslag, draagt ECDSA bij aan het verminderen van de opslagbehoefte en het optimaliseren van de schaalbaarheid van het Bitcoin-netwerk. Ruimtebesparing is dan ook een belangrijk voordeel van ECDSA.
Is ECDSA veiliger dan RSA-cryptografie?
ECDSA biedt een vergelijkbaar beveiligingsniveau als RSA-cryptografie, zelfs met kortere sleutellengtes. Door gebruik te maken van het discrete logaritme-probleem op elliptische krommen, biedt ECDSA een sterk beveiligingsniveau tegen cryptografische aanvallen, zoals het vinden van de privésleutel op basis van de openbare sleutel. Het gebruik van ECDSA was al vroeg geïmplementeerd in het Bitcoin-protocol en heeft zich sindsdien bewezen als een robuuste en betrouwbare cryptografische methode. Het is inmiddels een gevestigde standaard in de blockchain-industrie geworden en wordt breed ondersteund door verschillende softwarebibliotheken en cryptografische tools. De keuze van een blockchainplatform voor ECDSA boven RSA-cryptografie hangt meestal af van de specifieke beveiligingsvereisten en ontwerpoverwegingen van het netwerk. Over het algemeen kan niet worden gezegd dat ECDSA veiliger is dan RSA-cryptografie, of vice versa.
Conclusie
RSA-cryptografie biedt een betrouwbare manier om gegevens te versleutelen en te beschermen tijdens communicatie. Door gebruik te maken van grote priemgetallen en asymmetrische sleutels, stelt RSA blockchaingebruikers in staat, om veilig informatie uit te wisselen en transacties uit te voeren. Dankzij deze encryptie-methode kunnen gegevens veilig worden verstuurd en tegelijkertijd het vertrouwen en de privacy van gebruikers worden gewaarborgd. En hoewel RSA-cryptografie een zeer krachtige en effectieve methode is om informatie cryptografisch te versleutelen, is de veiligheid ervan afhankelijk van de juiste implementatie binnen blockchain-ecosystemen en het gebruik van sterke sleutels. Daarom is het essentieel om de beveiligingsprotocollen en ‘best practices’ te volgen, bij het implementeren van RSA in systemen en applicaties. Echter met de juiste implementatie is dit encryptie-protocol een waardevol instrument om gevoelige informatie en blockchaintransacties te beveiligen, en een veiligere digitale omgeving te creëren.
Op de hoogte blijven van de ontwikkelingen op het gebied van blockchaintechnologie? Meld je dan nu aan voor de blogpost!