Методы криптографической защиты

3.2 Асимметричные алгоритмы

Асимметричные алгоритмы используются в асимметричных криптосистемах для шифрования симметричных сеансовых  ключей (которые используются для  шифрования самих данных).

Используется два разных ключа - один известен всем, а другой держится в тайне. Обычно для шифрования и  расшифровки используется оба этих ключа. Но данные, зашифрованные одним  ключом, можно расшифровать только с помощью другого ключа. Типы ассиметричных алгоритмов представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Типы асимметричных алгоритмов шифрования

Тип	Описание
RSA	Популярный алгоритм асимметричного шифрования, стойкость которого зависит  от сложности факторизации больших  целых чисел.
ECC (криптосистема   на основе   эллиптических кривых)	Использует алгебраическую систему, которая описывается в терминах точек эллиптических кривых, для  реализации асимметричного алгоритма  шифрования. Является конкурентом по отношению к другим асимметричным  алгоритмам шифрования, так как при  эквивалентной стойкости использует ключи меньшей длины и имеет  большую производительность. Современные  его реализации показывают, что эта  система гораздо более эффективна, чем другие системы с открытыми  ключами. Его производительность приблизительно на порядок выше, чем производительность RSA, Диффи-Хеллмана и DSA.
Эль-Гамаль.	Вариант Диффи-Хеллмана, который может быть использован как для шифрования, так и для электронной подписи.

 

3.3 Хэш-функции

 

Хэш-функции являются одним из важных элементов криптосистем на основе ключей. Их относительно легко вычислить, но почти невозможно расшифровать. Хэш-функция  имеет исходные данные переменной длины  и возвращает строку фиксированного размера (иногда называемую дайджестом сообщения - MD), обычно 128 бит. Хэш-функции  используются для обнаружения модификации  сообщения (то есть для электронной  подписи). Типы хэш-функций представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Типы хэш-функций

Тип	Описание
MD2	Самая медленная, оптимизирована для 8-битовых машин
MD4	Самая быстрая, оптимизирована для 32-битных машин. Не так давно взломана
MD5	Наиболее распространенная из семейства MD-функций. Похожа на MD4, но средства повышения безопасности делают ее на 33% медленнее, чем MD4. Обеспечивает целостность данных. Считается безопасной
SHA (Secure   Hash Algorithm)	Создает 160-битное значение хэш-функции  из исходных данных переменного размера. Предложена NIST и принята правительством США как стандарт. Предназначена для использования в стандарте DSS

 

3.4 Механизмы аутентификации

Эти механизмы, представленные в таблице 7, позволяют проверить подлинность личности участника взаимодействия безопасным и надежным способом.

Таблица 7 – Тимы механизмов аутентификации

Тип	Описание
Пароли или PIN-коды (персональные   идентификационные   номера)	Что-то, что знает пользователь и что также знает другой участник взаимодействия. Обычно аутентификация производится в 2 этапа. Может организовываться обмен паролями для взаимной аутентификации.
Одноразовый пароль	Пароль, который никогда больше не используется. Часто используется постоянно меняющееся значение, которое  базируется на постоянном пароле.
CHAP (протокол   аутентификации запрос-ответ)	Одна из сторон инициирует аутентификацию с помощью посылки уникального  и непредсказуемого значения "запрос" другой стороне, а другая сторона  посылает вычисленный с помощью "запроса" и секрета ответ. Так  как обе стороны владеют секретом, то первая сторона может проверить  правильность ответа второй стороны.
Встречная проверка   (Callback)	Телефонный звонок серверу и  указание имени пользователя приводит к тому, что сервер затем сам  звонит по номеру, который указан для  этого имени пользователя в его  конфигурационных данных.

 

3.5 Электронные подписи и временные метки

 

Электронная подпись позволяет проверять целостность данных, но не обеспечивает их конфиденциальность. Электронная подпись добавляется к сообщению и может шифроваться вместе с ним при необходимости сохранения данных в тайне. Добавление временных меток к электронной подписи позволяет обеспечить ограниченную форму контроля участников взаимодействия. Типы электронных подписей представлены в таблице 8.

 

Таблица 8 – Типы электронной подписи.

Тип	Комментарии
DSA (Digital   Signature Authorization)	Алгоритм с использованием открытого  ключа для создания электронной  подписи, но не для шифрования. Секретное  создание хэш-значения и публичная проверка ее - только один человек может создать хэш-значение сообщения, но любой может проверить ее корректность. Основан на вычислительной сложности взятия логарифмов в конечных полях.
RSA	Запатентованная RSA электронная подпись, которая позволяет проверить  целостность сообщения и личность лица, создавшего электронную подпись. Отправитель создает хэш-функцию  сообщения, а затем шифрует ее с использованием своего секретного ключа. Получатель использует открытый ключ отправителя для расшифровки  хэша, сам рассчитывает хэш для сообщения, и сравнивает эти два хэша.
MAC (код   аутентификации сообщения)	Электронная подпись, использующая схемы  хэширования, аналогичные MD или SHA, но хэш-значение вычисляется с использованием, как данных сообщения, так и секретного ключа.
DTS (служба   электронных временных   меток)	Выдает пользователям временные  метки, связанные с данными документа, криптографических стойким образом.

3.6 Стойкость шифра

 

Способность шифра противостоять  всевозможным атакам на него называют стойкостью шифра. Под атакой на шифр понимают попытку вскрытия этого шифра. Понятие стойкости шифра является центральным для криптографии. Хотя качественно понять его довольно легко, но получение строгих доказуемых оценок стойкости для каждого конкретного шифра - проблема нерешенная. Это объясняется тем, что до сих пор нет необходимых для решения такой проблемы математических результатов. Поэтому стойкость конкретного шифра оценивается только путем всевозможных попыток его вскрытия и зависит от квалификации криптоаналитиков, атакующих шифр. Такую процедуру иногда называют проверкой стойкости. Важным подготовительным этапом для проверки стойкости шифра является продумывание различных предполагаемых возможностей, с помощью которых противник может атаковать шифр. Появление таких возможностей у противника обычно не зависит от криптографии, это является некоторой внешней подсказкой и существенно влияет на стойкость шифра. Поэтому оценки стойкости шифра всегда содержат те предположения о целях и возможностях противника, в условиях которых эти оценки получены. Прежде всего, как это уже отмечалось выше, обычно считается, что противник знает сам шифр и имеет возможности для его предварительного изучения. Противник также знает некоторые характеристики открытых текстов, например, общую тематику сообщений, их стиль, некоторые стандарты, форматы и т.д.

Из более специфических приведем еще три примера возможностей противника:

• противник может перехватывать все шифрованные сообщения, но не имеет соответствующих им открытых текстов;
• противник может перехватывать все шифрованный сообщения и добывать соответствующие им открытые тексты;
• противник имеет доступ к шифру (но не к ключам!) и поэтому может зашифровывать и дешифровывать любую информацию;

 

Заключение

 

Криптография сегодня - это важнейшая  часть всех информационных систем: от электронной почты до сотовой  связи, от доступа к сети Internet до электронной наличности. Криптография обеспечивает подотчетность, прозрачность, точность и конфиденциальность. Она  предотвращает попытки мошенничества  в электронной коммерции и  обеспечивает юридическую силу финансовых транзакций. Криптография помогает установить вашу личность, но и обеспечивает вам  анонимность. Она мешает хулиганам  испортить сервер и не позволяет  конкурентам залезть в ваши конфиденциальные документы. А в будущем, по мере того как коммерция и коммуникации будут все теснее связываться  с компьютерными сетями, криптография станет жизненно важной. Но присутствующие на рынке криптографические средства не обеспечивают того уровня защиты, который  обещан в рекламе. Большинство продуктов  разрабатывается и применяется  отнюдь не в сотрудничестве с криптографами. Этим занимаются инженеры, для которых криптография - просто еще один компонент программы. Но криптография - это не компонент. Нельзя обеспечить безопасность системы, «вставляя» криптографию после ее разработки. На каждом этапе, от замысла до инсталляции, необходимо осознавать, что и зачем вы делаете.

Для того чтобы грамотно реализовать  собственную криптосистему, необходимо не только ознакомится с ошибками других, и понять причины, по которым они произошли, но и, возможно, применять особые защитные приемы программирования и специализированные средства разработки. На обеспечение компьютерной безопасности тратятся миллиарды долларов, причем большая часть денег выбрасывается на негодные продукты. К сожалению, коробка со слабым криптографическим продуктом выглядит так же, как коробка со стойким. Два криптопакета для электронной почты могут иметь схожий пользовательский интерфейс, но один обеспечит безопасность, а второй допустит подслушивание. Сравнение может указывать сходные черты двух программ, но в безопасности одной из них при этом зияют дыры, которых лишена другая система. Опытный криптограф сможет определить разницу между этими системами. То же самое может сделать и злоумышленник. На сегодняшний день компьютерная безопасность - это карточный домик, который в любую минуту может рассыпаться. Очень многие слабые продукты до сих пор не были взломаны только потому, что они мало используются. Как только они приобретут широкое распространение, они станут притягивать к себе преступников. Пресса тут же придаст огласке эти атаки, подорвав доверие публики к этим криптосистемам. В конце концов, победу на рынке криптопродуктов определит степень безопасности этих продуктов.

 

Литература

 

1. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии: Учебное пособие. 3-е изд., испр. и доп. - М.: 2005. - 480с.
2. Введение в криптографию/ Под общ. ред. В.В. Ященко. - 3-е изд., доп. - М.: 2000.-288с.
3. Нечаев В.И. Элементы криптографии (Основы теории защиты информации): Учеб. Пособие для ун-тов и пед. вузов./ Под ред. В.А. Садовничьего - М.: Высш. шк., 1999 - 109с.
4. Партыка Т.Л., Попов И.И.  Информационная безопасность. Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования.— М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004.
5. Тарасюк М.В.  Защищенные информационные технологии. Проектирование и применение — М.: СОЛОН-Пресс, 2004.
6. Крысин А.В.   Информационная безопасность. Практическое руководство —   М.: СПАРРК, К.:ВЕК+,2003.