Сравните RSA и эллиптическую криптографию по безопасности, производительности и практическим сценариям применения: какие соображения влияют на выбор в мобильных и серверных решениях
Кратко и по пунктам. Безопасность - Криптоуровень (эквивалент): RSA-2048≈112\text{RSA-2048}\approx112RSA-2048≈112 бит, RSA-3072≈128\text{RSA-3072}\approx128RSA-3072≈128 бит; эллиптика: P-256\text{P-256}P-256 (или Curve25519) ≈128\approx128≈128 бит, P-384≈192\text{P-384}\approx192P-384≈192 бит. - Устойчивость к атакам: при классической вычислительной модели оба — надёжны при адекватных параметрах; оба ломаются алгоритмом Шора при доступе к большим квантовым компьютерам (то есть оба не квантово-устойчивы). - Параметры и реализации: ECC чувствительнее к выбору кривой и реализации (побочные каналы), но современные проверенные кривые (Curve25519, P-256) безопасны при корректной реализации. RSA проще в математике, но требует больших ключей для той же силы. Производительность - Размеры ключей/подписей/сертификатов: ECC значительно компактнее — ключи и подписи обычно в диапазоне ∼ 32 − 48\sim\!32\!-\!48∼32−48 байт (например Ed25519 подпись 64\;6464 байта), RSA подпись при RSA-2048\text{RSA-2048}RSA-2048 — 256\;256256 байт. Сертификаты с RSA крупнее. - Операции: - Подпись/дешифрование (операции с приватным ключом): ECC обычно быстрее и требует меньше ресурсов. - Проверка/шифрование (операции с публичным ключом): RSA с малым публичным экспонентом (e=65537e=65537e=65537) часто выполняется быстрее, чем проверка ECDSA; для Ed25519/X25519 проверка и обмен также очень быстры и безопасны. - Генерация ключей: ECC обычно быстрее и легче на память/энергию. - Аппаратное ускорение: сервера/CPU могут иметь ускорение больших целых для RSA, мобильные SoC часто имеют аппаратную поддержку ECC или оптимизированные сборки. Практические сценарии - Мобильные устройства (ограничены CPU, память, батарея, пропускная способность): предпочтительна ECC (X25519/Ed25519 или P-256) — меньшие ключи, меньшие пакеты, быстрая генерация/подпись. - Серверы: - Высокая нагрузка TLS (много handshakes): ECC (ECDHE + ECDSA) снижает CPU и трафик; рекомендуется ECDHE с X25519/P-256. - Совместимость с устаревшими клиентами/встраиваемыми устройствами: иногда требуется RSA (RSA-2048\text{RSA-2048}RSA-2048 или RSA-3072\text{RSA-3072}RSA-3072) из-за отсутствия ECC-поддержки. - Хранение/сертификаты: RSA проще для широкого совместимого PKI, но ECDSA становится де-факто стандартом для новых систем. Другие соображения при выборе - Совместимость/совокупность клиентов: если цель — минимальные проблемы совместимости — RSA всё ещё «универсальнее». - Политики/сертификация: некоторые нормативы/смарт-карты/токены требуют конкретных алгоритмов (иногда RSA или определённые FIPS-кривые). - Имплементация и безопасность: важна константно-временная реализация и защита от побочных каналов как для RSA, так и для ECC. - Квантовое будущее: если нужна квантовая устойчивая защита — переход на постквантовые алгоритмы (или гибридные схемы) нужен и для RSA, и для ECC. Рекомендации (практически) - Новые проекты: использовать ECC — предпочтительно X25519 для обмена ключей и Ed25519/P-256 для подписей (если нужен FIPS — P-256/P-384). - Совместимость с устаревшими клиентами: применяйте RSA (RSA-2048\text{RSA-2048}RSA-2048 для базовой совместимости, RSA-3072\text{RSA-3072}RSA-3072 для уровня ~128 бит). - Для мобильных приложений и масштабируемых серверов (много TLS-сессий) — ECC по умолчанию. Если нужно, могу дать ещё краткую таблицу сравнения с конкретными числами производительности для типичных реализаций.
Безопасность
- Криптоуровень (эквивалент): RSA-2048≈112\text{RSA-2048}\approx112RSA-2048≈112 бит, RSA-3072≈128\text{RSA-3072}\approx128RSA-3072≈128 бит; эллиптика: P-256\text{P-256}P-256 (или Curve25519) ≈128\approx128≈128 бит, P-384≈192\text{P-384}\approx192P-384≈192 бит.
- Устойчивость к атакам: при классической вычислительной модели оба — надёжны при адекватных параметрах; оба ломаются алгоритмом Шора при доступе к большим квантовым компьютерам (то есть оба не квантово-устойчивы).
- Параметры и реализации: ECC чувствительнее к выбору кривой и реализации (побочные каналы), но современные проверенные кривые (Curve25519, P-256) безопасны при корректной реализации. RSA проще в математике, но требует больших ключей для той же силы.
Производительность
- Размеры ключей/подписей/сертификатов: ECC значительно компактнее — ключи и подписи обычно в диапазоне ∼ 32 − 48\sim\!32\!-\!48∼32−48 байт (например Ed25519 подпись 64\;6464 байта), RSA подпись при RSA-2048\text{RSA-2048}RSA-2048 — 256\;256256 байт. Сертификаты с RSA крупнее.
- Операции:
- Подпись/дешифрование (операции с приватным ключом): ECC обычно быстрее и требует меньше ресурсов.
- Проверка/шифрование (операции с публичным ключом): RSA с малым публичным экспонентом (e=65537e=65537e=65537) часто выполняется быстрее, чем проверка ECDSA; для Ed25519/X25519 проверка и обмен также очень быстры и безопасны.
- Генерация ключей: ECC обычно быстрее и легче на память/энергию.
- Аппаратное ускорение: сервера/CPU могут иметь ускорение больших целых для RSA, мобильные SoC часто имеют аппаратную поддержку ECC или оптимизированные сборки.
Практические сценарии
- Мобильные устройства (ограничены CPU, память, батарея, пропускная способность): предпочтительна ECC (X25519/Ed25519 или P-256) — меньшие ключи, меньшие пакеты, быстрая генерация/подпись.
- Серверы:
- Высокая нагрузка TLS (много handshakes): ECC (ECDHE + ECDSA) снижает CPU и трафик; рекомендуется ECDHE с X25519/P-256.
- Совместимость с устаревшими клиентами/встраиваемыми устройствами: иногда требуется RSA (RSA-2048\text{RSA-2048}RSA-2048 или RSA-3072\text{RSA-3072}RSA-3072) из-за отсутствия ECC-поддержки.
- Хранение/сертификаты: RSA проще для широкого совместимого PKI, но ECDSA становится де-факто стандартом для новых систем.
Другие соображения при выборе
- Совместимость/совокупность клиентов: если цель — минимальные проблемы совместимости — RSA всё ещё «универсальнее».
- Политики/сертификация: некоторые нормативы/смарт-карты/токены требуют конкретных алгоритмов (иногда RSA или определённые FIPS-кривые).
- Имплементация и безопасность: важна константно-временная реализация и защита от побочных каналов как для RSA, так и для ECC.
- Квантовое будущее: если нужна квантовая устойчивая защита — переход на постквантовые алгоритмы (или гибридные схемы) нужен и для RSA, и для ECC.
Рекомендации (практически)
- Новые проекты: использовать ECC — предпочтительно X25519 для обмена ключей и Ed25519/P-256 для подписей (если нужен FIPS — P-256/P-384).
- Совместимость с устаревшими клиентами: применяйте RSA (RSA-2048\text{RSA-2048}RSA-2048 для базовой совместимости, RSA-3072\text{RSA-3072}RSA-3072 для уровня ~128 бит).
- Для мобильных приложений и масштабируемых серверов (много TLS-сессий) — ECC по умолчанию.
Если нужно, могу дать ещё краткую таблицу сравнения с конкретными числами производительности для типичных реализаций.