¿Qué es un algoritmo de ejemplo simple para explicarle a alguien cómo funciona el cifrado de clave pública?

La mayoría de las personas están familiarizadas con el cifrado de clave privada porque es como una frase de contraseña típica para bloquear algo. Entonces comienza explicando el cifrado de clave privada regular. Por ejemplo, si desea cifrar un archivo zip: utiliza una clave privada. Eliges encriptar, le das una frase de contraseña y está encriptada. Sin embargo, debe compartir esa contraseña con cada persona con la que desee compartir el archivo. Tal vez eso está bien porque quieres compartirlo con solo unas pocas personas.

Ahora hablemos de cifrar el correo electrónico. ¿Funcionará la solución anterior? ¿No porque? Porque desea recibir un correo electrónico seguro de cualquier persona en el mundo sin compartir previamente una clave privada. Entonces, ¿cómo podemos solucionar este problema? Le damos nuestra llave al mundo. Ah, pero si todos supieran la clave, ¡cualquiera podría leer mis correos electrónicos!

Ahh, por eso necesitamos encriptación de clave pública . Algunos matemáticos brillantes idearon este esquema y es así. Ahora tiene 2 tipos de claves: una clave pública y una clave privada. La clave pública es solo eso: la libera al público en general. Cualquiera puede usar esa clave para encriptar un mensaje solo para usted. Su clave privada es la única clave que puede desbloquear un mensaje cifrado con su clave pública. Entonces su clave pública se pone en el dominio público. Tu clave privada, bueno, la mantienes privada.

Así que voila: cualquier persona en el mundo puede enviarle un mensaje cifrado siempre que obtenga su clave pública primero. Una vez que te envían un mensaje, solo tú, con tu clave privada, puedes leerlo.

He estado pensando en cómo explicar la criptografía durante algún tiempo, y descubrí que la mayoría de los ejemplos (incluida la respuesta de Toli Kuznets y la de Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Pub …) no proporcione un ejemplo claro de cómo una clave se puede hacer realmente pública sin comprometer el sistema. Este es un ejemplo muy simple que muestra cómo se puede hacer, en términos generales [1].

Imagínese entrando en un laberinto. Es un enorme laberinto cúbico, compuesto de pequeños cubículos. En cada cubículo, debe dar un paso adelante y luego decidir si se moverá horizontalmente (izquierda / derecha) y verticalmente (arriba / abajo). Nunca puedes volver.

Para caminar dentro del laberinto, necesita instrucciones completas para la dirección vertical y horizontal. La secuencia completa se puede reducir a la mitad: la primera mitad le dice cómo caminar en el laberinto, deteniéndose en una posición desconocida, mientras que la segunda parte le dice cómo salir.

Imagínese ahora que se le pide que lleve un mensaje para dos de sus amigos, llamados Alice y Bob. Alice conoce la clave pública de Bob: de hecho, es una secuencia simple de instrucciones para que te muevas dentro del laberinto horizontalmente, en forma de instrucciones izquierda / derecha. Bob también tiene la clave pública de Alice: también es una secuencia de instrucciones, pero esta vez para moverse hacia arriba y hacia abajo. Como ambas claves son públicas, debe asumir que todos las conocen.

Ahora, Alice “encriptará” su mensaje. Ella te da un par de hojas de instrucciones: una es la clave pública de Bob, que te dice que te muevas hacia la izquierda y hacia la derecha mientras caminas dentro del laberinto. La otra es la clave privada de Alice, que le dice que se mueva hacia arriba y hacia abajo.

Al entrar en el laberinto, sigue las instrucciones de Bob y Alice, y luego se detiene en medio del laberinto. No puede regresar, y la única salida es recibir nuevas instrucciones que le digan cómo hacerlo.

Ahora, Bob recibe el laberinto [2], y luego llama a tu teléfono móvil dentro del laberinto (funciona increíblemente allí), dándote un nuevo par de instrucciones: la clave pública de Alice (que todos saben), que te dice cómo moverse verticalmente; y también, la clave privada de Bob (que es secreta), que le indica cómo moverse horizontalmente al salir. Siguiendo estas nuevas instrucciones, ahora puede salir del laberinto y entregar el mensaje a Bob [3].

Este ejemplo también explica algunas de las propiedades de la criptografía de clave pública:

1. Cuando entregue el mensaje, Bob puede estar seguro de que vino de Alice, porque si no lo hiciera, entonces no podría encontrar el camino en la dirección vertical. La única forma de salir usando la información pública de Alice es si llegaste allí (dentro del laberinto) usando su clave privada. Cualquier otra combinación de movimientos te llevaría a otro lugar dentro del laberinto y las instrucciones nunca funcionarían.
2. Lo mismo ocurre si alguien más trata de hacerse pasar por Bob y le da instrucciones para sacarlo. La información pública de Alice te dice qué movimientos debes hacer para salir en una dirección, pero necesitas la clave privada de Bob para salir en la otra.

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[1] El ejemplo puede hacerse más realista al incluir algunas suposiciones más; por ejemplo, podemos suponer que el punto de entrada / salida en la parte privada del mensaje también es privado, para cada dirección; y lo mismo se aplica para el punto de entrada / salida público (es parte de la clave pública). Además, en lugar de instrucciones simples, la llave puede estar compuesta por una secuencia de llaves para puertas dentro del laberinto. De todos modos, eso es solo para fortalecer el ejemplo, y la idea básica sigue siendo la misma.

[2] Supongamos que el laberinto puede ser miniaturizado y luego enviado por correo ordinario.

[3] Por supuesto, en un sistema criptográfico real, la clave se daría a un sistema automatizado. Darle las llaves significa que debe ser asesinado cuando salga del laberinto, pero olvidemos esto por ahora.