Võti (krüptograafia)

**Krüptograafiline võti** ehk **krüptovõti** on krüptograafias teave, tavaliselt failis salvestatud numbrite või tähtede jada, mida krüptograafilise algoritmi abil töödeldes saab krüptograafilisi andmeid kodeerida või dekodeerida. Nagu ka igapäevane uksevõti, lukustab (krüpteerib) see võti andmeid nii, et kasutaja, kellel on täpselt õige võti, saab need andmed lukust lahti teha (dektrüpteerida). 

## Krüptovõtmed enne arvuteid
Enne arvutite loomist, kasutati šifreerimist näiteks tähtede nihutamisel (Caesari nihe) või tähtede asendamisel teise tähega. Selliseid võtmeid on aga võrdlemisi lihtne lahti murda, tuleb vaid analüüsida tähtede sagedust.

## Krüptovõtmed tänapäeval
Võtmed tänapäeval kujutavad endast suvaliste andmetüüpide kogumit, mis arvutatakse keeruliste matemaatiliste valemitega ehk algoritmidega.

## Võtmetüübid
Erinevad krüptograafiameetodid hõlmavad ühe või kahe võtme kasutamist. 

### Sümmeetriline võti
Sümmeetriline krüpteerimine kasutab ühte võtit, sümmeetrilist võtit (privaatse võtmega krüptograafia). Nii andmete saatja kui ka saaja vajavad võtme koopiat, et andmetele ligi pääseda. See aga tähendab, et võti peab olema kaitstud, et väline isik andmetele ligi ei pääseks.

### Asümmeetrilised võtmed
Asümmeetrilised võtmed koostatakse matemaatiliselt seotud paaridena, mis koosneb avalikust võtmest ning privaatsest võtmest. Avalik võti on saadaval kõigile ning sellega krüpteeritakse andmeid. Privaatset võtit kastutatakse andmete dekrüpteerimiseks, see peab olema salastatud.

## Võtme suurus
Võtme suurus, teisisõnu pikkus, on võrdne krüpteerimisalgoritmi võtme bittide arvuga. Võtme suurus määrab maksimaalse arvu kombinatsioone, mida on vaja krüpteerimisalgoritmi murdmiseks. Kui võti on n bitti suur, siis on kaks astmel n (2*n*) võimalikku võtit. Näiteks, kui võti on 30 bitti suur, siis on olemas 230 võtit. 

Üldine reegel on, et võti peab olema vähemalt sama pikk kui edastatav andmejada. Sellist krüpteeringut on võimatu murda, kui õigesti kasutada. See tähendab, et kui võti on täiesti juhuslik, sama suur või suurem kui edastatav sõnum, seda ei kasutata kunagi ei osaliselt kui ka täielikult ning see on salajane. Neid tingimusi järgides on krüpteerimisalgoritmi ilma võtmeta võimatu lahti murda. 

## Võtme genereerimine

Võtme genereerimine hõlmab selle genereerimist juhusliku bitigeneraatori (ingl *Random Bit Generator*, RBG) väljundist, võtme tuletamine teisest võtmest, võtme tuletamine paroolist ja kahe üksuse poolt heakskiidetud võtmekokkuleppeskeemi abil. Kõik võtmed peavad otseselt või kaudselt põhinema heakskiidetud RBG väljundil.

Krüptovõtmed genereeritakse FIPS 140 valideeringuga krüptograafiamoodulites.

## Kasutusvaldkonnad
Krüptovõtmeid saab eristada ka kasutuse järgi.

### Seansivõti
Seansivõtmeid kasutatakse andmete krüpteerimiseks, näiteks sidesessioon veebisaidi ja kliendi vahel.

### HMAC võti
Selliste võtmetega genereeritakse digiallkirjasid.

### Andmete krüpteerimise võtmed
Andmete krüpteerimise võtmed (inglise keeles *data encryption keys*, DEK) DEK võtmeid kasutatakse andmete krüpteerimiseks.

### Key-Encryption-Key (KEK)
Võti, mida kasutatakse teiste võtmete krüpteerimiseks või dekrüpteerimiseks, et tagada nende võtmete kaitse.

### Traffic encryption keys (TEKs)
Seda võtit kasutatakse teksti krüpteerimiseks või eelnevalt krüpteeritud teksti ülekrüpteerimiseks. Samuti dekrüpteeritakse sellega šifferteksti.

### Peavõti
Peavõtmeks (*master key*) nimetatakse võtit, mida kasutatakse sisendina teiste võtmete tuletamiseks.

## Võtmehaldus
Võtmehaldus on teatavate standardite kehtestamine, et tagada võtmete turvalisus organisatsioonis. Võtmehaldus loob, vahetab, säilitab, kustutab ja uuendab krüptovõtmeid. Samuti hallatakse võtmetele juurdepääsu. 

Võtmehaldus on andmeturbe alus. Kuna andmeid krüpteeritakse ja dekrüpteeritakse võtmetega, siis võtme kadumine või kahjustamine muudaks andmeturbemeetmed kehtetuks.

### Võtmehalduse struktuur

* **Genereerimine** on esimene samm võtme turvalisuse tagamisel, kui võti genereeritakse nõrga krüpteerimisalgoritmiga, siis on see kergesti lahti murtav.
* **Jaotamine** tuleb teha üle turvaliste kanalite ja ühenduste, näiteks TLS.
* **Kasutamine** – võtmetele liigipääsu peaksid saama vaid volitatud kasutajad, et seda vääralt ei kasutataks.
* **Säilitamine** – kui võtit kasutatakse krüpteerimiseks, siis tuleb see säilitada, et hiljem salastatud infot dekrüpteerida.
* **Rotatsioon** on vajalik, et võtmepaarid ei aeguks.

## Võti TLS krüpteerimisel
Transpordikihi turbeprotokoll ehk TLS (varem SSL) on krüptograafiline protokoll, mis turvab võrgusuhtlust internetis. Veebileht, mis pakub HTTP asemel HTTPS-i, kasutab seda protokolli. TLS-i puhul on veebisaidil nii avalik kui ka privaatne võti. Avalik võti on jagatud igale kasutajale veebisaidi SSL sertifikaadis. Privaatne võti on serveris ning seda ei jagata.

TLS sidesessioonid algavad kliendi ja veebisaidi omavahelise ühenduse loomisega, mille käigus veebisait ja klient kasutavad avalikku ja privaatset võtit, et luua uusi võtmeid, mida nimetatakse seansivõtmeks.

TLS algab asümmeetrilise krüpteerimisega (kaks võtit) ning läheb üle sümmeetrilisele krüpteerimisele (üks võti). Nii veebisait kui ka klient kasutavad sidesessiooniks samu võtmeid, uut sessiooni alustades loovad mõlemad uued võtmed.

## Võti ja parool
Võtmeid koostatakse juhusliku bitigeneraatoriga ehk need on täiesti suvalised, paroole aga loovad kasutajad, mis on üldiselt lihtsasti arvatavad mustrid või kasutajale tuttavad fraasid. Samuti on paroolid loodud eesmärgiga, et neid oleks lihtne meeles hoida, seega on salasõnad lühemad kui võtmed.

Paroolid leiavad kasutust autentimisel. Krüptovõtmete kasutusvaldkondi on rohkem: autentimine, digiallkirjastamine jne. 

## Viited