Einführung in die RSA-Verschlüsselung

In der heutigen digitalen Landschaft ist der Schutz sensibler Daten für Einzelpersonen und Organisationen gleichermaßen von entscheidender Bedeutung. Die RSA-Verschlüsselung (Rivest-Shamir-Adleman) zeichnet sich als robuste Lösung zum Schutz von Daten aus. Es handelt sich um einen asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmus, das heißt, er verwendet ein Schlüsselpaar: einen öffentlichen Schlüssel zur Verschlüsselung und einen privaten Schlüssel zur Entschlüsselung. Einer der Hauptvorteile der RSA-Verschlüsselung besteht darin, dass der private Schlüssel niemals weitergegeben werden muss, wodurch das Risiko einer Kompromittierung minimiert wird.

In diesem Artikel wird untersucht, wie die RSA-Verschlüsselung in drei gängigen Programmiersprachen – JavaScript, Python und PHP – verwendet wird, um die Datensicherung in plattformübergreifenden Anwendungen zu vereinfachen.

Plattformübergreifende Verschlüsselung und Entschlüsselung: Das Szenario

Stellen Sie sich vor, Sie erstellen eine Webanwendung, bei der vertrauliche Informationen (wie Authentifizierungsdaten oder persönliche Daten) sicher zwischen dem Client (Front-End) und dem Server (Back-End) übertragen werden müssen. Sie könnten beispielsweise eine Nachricht auf der Clientseite in JavaScript verschlüsseln und sie dann auf dem Server mit Python oder PHP entschlüsseln.

RSA ist für dieses Szenario gut geeignet, da es die Flexibilität der Verschlüsselung in einer Sprache und der Entschlüsselung in einer anderen bietet und so plattformübergreifende Kompatibilität gewährleistet.

RSA-Implementierung: JavaScript, Python und PHP

JavaScript (Next.js mit JSEncrypt)
Verschlüsselung:

import JSEncrypt from 'jsencrypt';

// Function to encrypt a message using a public key
const encryptWithPublicKey = (message) => {
  const encryptor = new JSEncrypt();
  const publicKey = process.env.NEXT_PUBLIC_PUBLIC_KEY.replace(/\\n/g, "\n");
  encryptor.setPublicKey(publicKey);
  const encryptedMessage = encryptor.encrypt(message);
  return encryptedMessage;
};

Entschlüsselung:

import JSEncrypt from 'jsencrypt';

// Function to decrypt a message using a private key
const decryptWithPrivateKey = (encryptedMessage) => {
  const decryptor = new JSEncrypt();
  const privateKey = process.env.PRIVATE_KEY.replace(/\\n/g, "\n");
  decryptor.setPrivateKey(privateKey);
  const decryptedMessage = decryptor.decrypt(encryptedMessage);
  return decryptedMessage;
};

Erläuterung:

Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel: Die JSEncrypt-Bibliothek verschlüsselt die Nachricht mit dem öffentlichen Schlüssel. Dadurch wird sichergestellt, dass nur der entsprechende private Schlüssel ihn entschlüsseln kann.
Entschlüsselung des privaten Schlüssels: Die Nachricht wird mit dem privaten Schlüssel entschlüsselt, der sicher in einer Umgebungsvariablen gespeichert ist.
Sicherheitsüberlegungen: Durch die Verwendung von RSA stellen wir sicher, dass die vom Client gesendeten Daten verschlüsselt und sicher sind.

Python (unter Verwendung der RSA-Bibliothek)
Verschlüsselung:

import rsa
import base64

def encrypt_with_public_key(message: str, public_key_str: str) -> str:
    public_key = rsa.PublicKey.load_pkcs1_openssl_pem(public_key_str.encode())
    encrypted_message = rsa.encrypt(message.encode(), public_key)
    return base64.b64encode(encrypted_message).decode()

Entschlüsselung:

import rsa
import base64

def decrypt_with_private_key(encrypted_message: str, private_key_str: str) -> str:
    private_key = rsa.PrivateKey.load_pkcs1(private_key_str.encode())
    encrypted_bytes = base64.b64decode(encrypted_message.encode())
    decrypted_message = rsa.decrypt(encrypted_bytes, private_key)
    return decrypted_message.decode()

Erläuterung:

Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel: Die Nachricht wird mit einem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt, um sicherzustellen, dass nur der vorgesehene Inhaber des privaten Schlüssels sie entschlüsseln kann.
Base64-Kodierung: Nach der Verschlüsselung wird die Nachricht Base64-kodiert, um die Kompatibilität mit der Textübertragung sicherzustellen.
Entschlüsselung des privaten Schlüssels: Der private Schlüssel wird zum Entschlüsseln der Base64-codierten verschlüsselten Nachricht verwendet, um die Vertraulichkeit zu gewährleisten.

PHP (mit OpenSSL)
Verschlüsselung:

function encrypt_with_public_key($message) {
    $publicKey = getenv('PUBLIC_KEY');
    openssl_public_encrypt($message, $encrypted, $publicKey);
    return base64_encode($encrypted);
}

Entschlüsselung:

function decrypt_with_private_key($encryptedMessage) {
    $privateKey = getenv('PRIVATE_KEY');
    $encryptedData = base64_decode($encryptedMessage);
    openssl_private_decrypt($encryptedData, $decrypted, $privateKey);
    return $decrypted;
}

Erläuterung:

Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel: Die Funktion openssl_public_encrypt verschlüsselt die Nachricht mit dem öffentlichen Schlüssel und stellt so sicher, dass nur der private Schlüssel sie entschlüsseln kann.
Entschlüsselung des privaten Schlüssels: Die Funktion openssl_private_decrypt entschlüsselt die Nachricht mithilfe des privaten Schlüssels und stellt so sicher, dass vertrauliche Informationen sicher bleiben.
Umgebungsvariablen: Sowohl der öffentliche als auch der private Schlüssel werden sicher in Umgebungsvariablen gespeichert, was die Sicherheit erhöht.

Best Practices für die Verschlüsselung

Umgebungsvariablen verwenden: Speichern Sie Ihre Schlüssel immer in Umgebungsvariablen, anstatt sie fest in Ihre Anwendung zu codieren. Dies verringert das Risiko der Offenlegung sensibler Informationen.
Sensible Daten verschlüsseln: Verschlüsseln Sie persönliche und sensible Daten wie Passwörter, Finanzdaten oder persönlich identifizierbare Informationen (PII), um unbefugten Zugriff zu verhindern.
HTTPS verwenden: Stellen Sie sicher, dass Ihre Anwendung über HTTPS kommuniziert, um Daten während der Übertragung zu schützen.
Sichere Schlüsselverwaltung: Verschlüsselungsschlüssel regelmäßig wechseln und sicherstellen, dass sie sicher gespeichert werden.

Warum sollten Sie sich für RSA-Verschlüsselung entscheiden?

Erhöhte Datensicherheit: Die RSA-Verschlüsselung sorgt dafür, dass sensible Daten während der Übertragung sicher bleiben und unbefugter Zugriff verhindert wird.
Asymmetrische Verschlüsselung: RSA verwendet einen öffentlichen Schlüssel zur Verschlüsselung und einen privaten Schlüssel zur Entschlüsselung, wodurch sichergestellt wird, dass der private Schlüssel niemals weitergegeben werden muss.
Plattformübergreifende Kompatibilität: RSA funktioniert nahtlos über verschiedene Plattformen und Programmiersprachen hinweg und eignet sich daher ideal für Webanwendungen, bei denen auf Client- und Serverseite unterschiedliche Technologien verwendet werden.

Abschluss

RSA-Verschlüsselung bietet eine zuverlässige Möglichkeit, sensible Daten über mehrere Programmierumgebungen hinweg zu schützen. Durch die Implementierung der RSA-Verschlüsselung und -Entschlüsselung in JavaScript, Python und PHP können Sie vertrauliche Informationen schützen, die Sicherheit erhöhen und plattformübergreifende Kompatibilität gewährleisten. Ob es um die Sicherung von API-Aufrufen, den Schutz von Benutzerdaten oder die Gewährleistung der Vertraulichkeit von Nachrichten geht, RSA bietet eine robuste Verschlüsselungslösung.

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