Алгоритмы шифрования

Содержание

• Введение
• 1. Алгоритмы шифрования (криптоалгоритмы)
  • 1. 2. Шифрование
• 2. Криптосистемы
  • 2. 1. Симметричные криптосистемы
  • 2. 2. Криптосистемы с открытым ключом
• 3. ЭЦП
• 4. Информационная безопасность. Политика информационной безопасности
• 5. Администратор по безопасности и его роль в работе офиса, корпорации
• Заключение
• Список литературы

Проблема защиты информации путем ее преобразования, исключающего ее прочтение посторонним лицом, волновала человеческий ум с давних времен.

С широким распространением письменности криптография стала формироваться как самостоятельная наука.

Почему проблема использования криптографических методов в информационных системах стала в настоящий момент особо актуальна?

До сих пор любая известная форма коммерции потенциально подвержена мошенничеству от обвешивания на рынке до фальшивых счетов и подделки денежных знаков. Схемы электронной коммерции не исключение. Такие формы нападения может предотвратить только стойкая криптография.

Электронные деньги без криптографии не выживут.

Интернет постепенно превращается в Информационную Магистраль. Это связано с тем, что количество пользователей Сети постоянно растет, как снежная лавина. Кроме обычного обмена информации в Сеть проникают деловые отношения, которые всегда влекут за собой денежные расчеты. Примеров торговли в Интернете различными товарами и услугами накопилось немало. Это и традиционная торговля, подкрепленная возможностями Сети, когда покупатель может выбрать товар из огромных каталогов и даже рассмотреть этот товар (такой сервис, основанный на передаче трехмерного изображения, становится все более распространенным). Это доступ к туристическим услугам, когда вы можете заранее узнать все о месте вашего путешествия и уровне сервиса, рассмотреть фотографии (природа, рестораны, бассейны, обстановка номера…), забронировать путевку и заказать авиабилеты. Таких примеров довольно много, и многие из них подразумевают денежные расчеты.

Сегодня в России для таких расчетов используются, в основном, три механизма6 предоплата по счету, наличный расчет при доставке товара (предоставление услуги) или платеж с помощью кредитной карты. Первый и второй способ достаточно надежны, но явно устаревают, поскольку раз уж мы начали торговать «по проводам», то и рассчитываться стоит по ним же. Иначе идея работает только наполовину. Что касается расчетов с помощью кредитной карты, то ее недостатки очевидны: необходимо обзаводится картой (а в России еще далеко не все знают, что это такое), есть и опасения, что всем в Интернете станут известны коды вашей кредитки злые люди очистят ваш счет. На самом деле вероятность такого мошенничества не больше той, что при обмене валюты вам подсунут фальшивые деньги. Да и вообще, к электронных денег проблем не больше, чем у обыкновенных. Для проведения расчетов в Сети разработано несколько платежных систем. Которые либо искусно применяют существующие кредитки, либо опираются на чистые электронные деньги, то есть на защищенную систему файлов, в которых хранятся записи о состоянии вашего счеты. таких систем в мире больше десятка, а в России тоже несколько, самая распространенная из которых — CyberPlat.

1. Расчеты в Сети связаны с передачей особой информации, которую нельзя открывать посторонним лицам.

2. При расчетах необходимо иметь гарантию, что все действующие лица (покупатель, продавец, банк или платежная система) именно те, за кого себя выдают.

Этих двух факторов достаточно, чтобы понять, что без криптографии расчеты в Сети невозможны, а сама идея электронных денег предполагает надежную защиту информации и гарантию того, что никто не сможет подменить участника сделки и таким образом украсть электронные деньги.

Угроза приватности.

Еще одну угрозу представляет собой нарушения приватности. Преступления против приватности могут быть целенаправленными (пресса может попытаться прочитать электронную корреспонденцию известного лица; или компания перехватить почту конкурентов). Другие атаки включают свободный поиск любой полезной информации.

Итак, с одной стороны, расширилось использование компьютерных сетей, в частности, глобальной сети Интернет, по которым передаются большие объемы информации государственного, военного, коммерческого и частного характера, не допускающего возможность доступа к ней посторонних лиц.

С другой, появление новых мощных компьютеров, технологий сетевых и нейтронных вычислений, сделало возможным дискредитацию криптографических систем, еще недавно считавшимися нераскрываемыми.

Все это постоянно подталкивает исследователей на создание новых криптосистем и тщательный анализ уже существующих.

Проблемой защиты информации путем ее преобразования занимается наука криптология.

Криптология разделяется на два направления криптографию и криптоанализ. Цели этих двух направлений прямо противоположны.

Криптография занимается поиском и исследованием методов преобразования информации с целью скрытия ее содержания. Сфера криптоанализа исследование возможности расшифрования информации без знания ключей.

Актуальность и важность проблемы обеспечения информационной безопасности обусловлена следующими факторами:

Современные уровни и темпы развития средств информационной безопасности значительно отстают от уровней и темпов развития информационных технологий.

Высокие темпы роста парка персональных компьютеров, применяемых в разнообразных сферах человеческой деятельности.

1. Алгоритмы шифрования (криптоалгоритмы).

Шифрование является наиболее широко используемым криптографическим методом сохранения конфиденциальности информации, он защищает данные от несанкционированного ознакомления с ними. Для начала рассмотрим основные методы криптографической защиты информации. Криптография это наука о защите информации с использованием математических методов. Наука, противоположная криптографии и посвященная методам вскрытия защищенной информации называется криптоанализ. Совокупность криптографии и криптоанализа принято называть криптологией. Криптографические методы могут быть классифицированы различным образом, но наиболее часто они подразделяются в зависимости от количества ключей, используемых в соответствующих криптоалгоритмах:

1. Бесключевые, в которых не используются какие-либо ключи.

2. Одноключевые — в них используется некий дополнительный ключевой параметр — обычно это секретный ключ.

3. Двухключевые, использующие в своих вычислениях два ключа: секретный и открытый.

1.1 Классификация криптоалгоритмов отношении криптоалгоритмов существует несколько схем классификации, каждая из которых основана на группе характерных признаков. Таким образом, один и тот же алгоритм «проходит» сразу по нескольким схемам, оказываясь в каждой из них в какой-либо из подгрупп.

Основной схемой классификации всех криптоалгоритмов является следующая:

Тайнопись.

Отправитель и получатель производят над сообщением преобразования, известные только им двоим. Сторонним лицам неизвестен сам алгоритм шифрования. Некоторые специалисты считают, что тайнопись не является криптографией вообще.

Криптография с ключом.

Алгоритм воздействия на передаваемые данные известен всем сторонним лицам, но он зависит от некоторого параметра «ключа», которым обладают только отправитель и получатель.

Симметричные криптоалгоритмы.

Для зашифровки и расшифровки сообщения используется один и тот же блок информации (ключ).

Асимметричные криптоалгоритмы.

Алгоритм таков, что для зашифровки сообщения используется один («открытый») ключ, известный всем желающим, а для расшифровки другой («закрытый»), существующий только у получателя.

В зависимости от характера воздействий, производимых над данными, алгоритмы подразделяются на:

Перестановочные.

Блоки информации (байты, биты, более крупные единицы) не изменяются сами по себе, но изменяется их порядок следования, что делает информацию недоступной стороннему наблюдателю.

Подстановочные.

Сами блоки информации изменяются по законам криптоалгоритма. Подавляющее большинство современных алгоритмов принадлежит этой группе.

Любые криптографические преобразования не увеличивают объем информации, а лишь изменяют ее представление. Поэтому, если программа шифрования значительно увеличивает объем выходного файла, то в ее основе лежит неоптимальный, а возможно и вообще некорректный криптоалгоритм. Уменьшение объема закодированного файла возможно только при наличии встроенного алгоритма архивации в криптосистеме и при условии сжимаемости информации (так, например, архивы, музыкальные файлы формата MP3, видеоизображения формата JPEG сжиматься более чем на 2−4% не будут).

В зависимости от размера блока информации криптоалгоритмы делятя на:

Потоковые шифры.

Единицей кодирования является один бит. Результат кодирования не зависит от прошедшего ранее входного потока. Схема применяется в системах передачи потоков информации, то есть в тех случаях, когда передача информации начинается и заканчивается в произвольные моменты времени и может случайно прерываться. Наиболее распространенными предстателями поточных шифров являются скремблеры.

Блочные шифры.

Единицей кодирования является блок из нескольких байтов (в настоящее время 4−32). Результат кодирования зависит от всех исходных байтов этого блока. Схема применяется при пакетной передаче информации и кодировании файлов.

1.2 Шифрование

Шифрование информации — это преобразование открытой информации в зашифрованную (которая чаще всего называется шифртекстом или криптограммой), и наоборот. Первая часть этого процесса называется зашифрованием, вторая — расшифрованием.

Можно представить зашифрование в виде следующей формулы:

С = Ek1(M), где M (message) — открытая информация, С (cipher text) — полученный в результате зашифрования шифртекст, E (encryption) — функция зашифрования, выполняющая криптографические преобразования над M, k1 (key) — параметр функции E, называемый ключом зашифрования.

В стандарте ГОСТ 28 147–89 (стандарт определяет отечественный алгоритм симметричного шифрования) понятие ключ определено следующим образом: «Конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования, обеспечивающее выбор одного преобразования из совокупности всевозможных для данного алгоритма преобразований».

Ключ может принадлежать определенному пользователю или группе пользователей и являться для них уникальным. Зашифрованная с использованием конкретного ключа информация может быть расшифрована только с использованием только этого же ключа или ключа, связанного с ним определенным соотношением.

Аналогичным образом можно представить и расшифрование:

M' = Dk2©,

Где M'- сообщение, полученное в результате расшифрования, D (decryption) — функция расшифрования; так же, как и функция зашифрования, выполняет криптографические преобразования над шифртекстом, k2 — ключ расшифрования.

Для получения в результате расшифрования корректного открытго текста, необходимо одновременное выполнение следующих условий:

1. Функция расшифрования должна соответствовать функции зашифрования.

2. Ключ расшифрования должен соответствовать ключу зашифрования.

При отсутствии верного ключа k2 получить исходное сообщение M' = M с помощью правильной функции D невозможно. Под словом «невозможно» в данном случае обычно понимается невозможность вычисления за реальное время при существующих вычислительных ресурсах.

Алгоритмы шифрования можно разделить на две категории:

Алгоритмы симметричного шифрования.

Алгоритмы асимметричного шифрования.

В алгоритмах симметричного шифрования для расшифрования обычно используется тот же самый ключ, что и для зашифрования, или ключ, связанный с ним каким-либо простым соотношением. Последнее встречается существенно реже, особенно в современных алгоритмах шифрования. Такой ключ (общий для зашифрования и расшифрования) обычно называется просто ключом шифрования.

В асимметричном шифровании ключ зашифрования k1 легко вычисляется из ключа k2 таким образом, что обратное вычисление невозможно. Например, соотношение ключей может быть таким:

k1 = ak2 mod p, где a и p — параметры алгоритма шифрования, имеющие достаточно большую размерность.

Такое соотношение ключей используется и в алгоритмах электронной подписи.

Основной характеристикой алгоритма шифрования является криптостойкость, которая определяет его стойкость к раскрытию методами криптоанализа. Обычно эта характеристика определяется интервалом времени, необходимым для раскрытия шифра.