|
|
Первое место в мире по количеству суперкомпьютеров занимают США 254 (51%). За ними следуют Япония 87 (17,5%), Германия 45 (9%), Великобритания 24 (4,8%), Франция 18 (3,6%), Корея 8 (1,6%), Канада 7 (1,4%), Швеция, Швейцария и Норвегия по 6 (1,2%). Россия упомянута в этом списке лишь один раз: на 156-ом месте находится компьютер HPC Ultra 10000 (пиковая производительность 16600 MFLOPS), произведенный фирмой SUN и установленный в Национальном Резервном Банке России. Интересная деталь: в США отсутствуют компьютеры иностранного производства американцы работают только на отечественных машинах и к тому же снабжают ими весь остальной мир.
Количество установок суперкомпьютеров возрастает год от года в геометрической прогрессии, причем основной объем опять же приходится на США. Статистика по годам сложилась следующая:
1999 786 установок
1998 638 установок
1997 207 установок
1996 168 установок
1995 52 установки
1994 45 установок
1993 16 установок
1992 10 установок
Допустим, что рассматриваемые нами алгоритмы шифрования идеальны, то есть оптимальным методом их взлома будет прямой перебор всех возможных ключей данного алгоритма. Очевидно, что в этом случае стойкость криптосистем будет определяться длиной ключа. При проведении данного исследования предполагалось, что криптоаналитик противной стороны обладает всей информацией относительно алгоритма шифрования, за исключением данных о секретном ключе, и ему доступен для анализа шифрованный текст сообщения. По определению предполагается, что идеальный алгоритм лишен каких-либо недостатков, снижающих его криптостойкость. Для шифров ГОСТ-28147-89 и IDEA существенных недостатков в настоящее время не выявленно.
Предположим также, что генерация ключа компьютером происходит за один такт его работы, а операция дешифрования мгновенно. Определив отношение количества ключей к быстродействию самого мощного компьютера, мы получим нижнюю оценку сложности дешифрования сообщения для идеального алгоритма.
Время, необходимое в настоящий момент самым мощным суперкомпьютерам для полного перебора ключей
Наименование
машины
Мощность (FLOPS)
56 бит
7.2*Е16
64 бита
1.8*E19
70 бит
1.18*Е21
75 бит
3.78*Е22
128 бит
3.4*E38
256 бит
1.15*Е77
Intel ASCI Red
1.333*Е12
14 часов
5 мес.
28 лет
899 года
8.09*Е18
2.72*Е57
Hitachi/Tsukuba CP-PACS
3.68*Е11
52 часа
18 мес.
102 года
3257 лет
2.93*Е19
9.9*Е57
SGI/Cray T3E
2.65*Е11
69 часов
51 мес.
141 года
4523 года
4.07*Е19
1.37*Е58
Fujitsu Numerical Wind Tunnel
2.3*Е11
171 час
60 мес.
162 года
5211 года
4.69*Е19
1.58*Е58
Hitachi SR2201
2.2*Е11
178 часов
61 мес.
170 лет
5448 лет
4.9*Е19
1.66*Е58
Таким образом с помощью указанной рабочей модели можно оценивать надежность проектируемых и эксплуатируемых систем шифрования. Алгоритм ГОСТ 28147-89 использует таблицу подстановок размером 512 бит. Общее число возможных таблиц составляет 1.33*Е36 и полное время перебора составляет 3.162*Е16 лет. Для алгоритма IDEA длина ключа составляет 128 бит и полное время перебора составляет 8.09*Е18 лет. Даже если будет использован суперкомпьютер состоящий из ста тысяч процессоров с максимально возможной скоростью в 1016 операций/секунду для расшифровки ГОСТа понадобится 4.21*Е7 лет, а для IDEA - 1.08*Е10 лет. Очевидно, что даже применение нескольких сотен суперкомпьютеров Intel ASCI Red, стоимостью по 55 миллионов долларов каждый, не в стоянии кардинально улучшить ситуацию.
алгоритм RSA
Оценки трудоемкости разложения простых чисел (1994 год)
N
Число операций
Длина
Примечания
E50
1.4*1010
166 бит
Раскрываем на суперкомпьютерах
E100
2.3*1015
332 бит
На пределе современных технологий
E200
1.2*1023
664 бит
За пределами современных технологий
E300
2.7*1034
996 бит
Требует существенных изменений в технологии
E500
1.3*1051
1660 бит
Не раскрываем
Оценки трудоемкости разложения простых чисел (2000 год)
N
Число операций
Длина
Максимальное время дешифровки на суперкомпьютере Intel ASCI Red
E50
1.4*1010
166 бит
0.01 сек.
E100
2.3*1015
332 бит
29 сек.
E200
1.2*1023
664 бит
2854 года
E300
2.7*1034
996 бит
6.425*Е14 лет
E500
1.3*1051
1660 бит
3.092*Е31 лет
В конце 1995 года удалось практически реализовать раскрытие шифра RSA для 500-значного ключа. Для этого с помощью сети Интернет было задействовано 1600 компьютеров. Сами авторы RSA рекомендуют использовать следующие размеры модуля N:
· 512 бит - для частных лиц;
· 1024 бит - для коммерческой информации;
· 2048 бит - для особо секретной информации.
Немаловажный аспект реализации RSA - вычислительный. Ведь приходится использовать аппарат длинной арифметики. Если используется ключ длиной k бит, то для операций по открытому ключу требуется О(k2) операций, по закрытому ключу - О(k3) операций, а для генерации новых ключей требуется О(k4) операций. В связи с развитием вычислительной технике оценки, данные Шроппелем, устарели, так шифр RSA длиной 100 знаков дешифровывается в течение нескольких секунд на суперкомпьютере Intel ASCI Red. В отличие от симметричных криптосистем, надежность которых с увеличением длина ключа возрастает экспоненциально, для метода RSA надежность возрастает лишь логарифмически. Преобразование информации по методу RSA осуществляется значительно медленнее. Недавно разработан новый тип атак, основанный на последовательном измерении времен, затрачиваемых на выполнение операции возведения в степень по модулю целого числа. Ей подвержены по крайней мере следующие шифры: RSA, Диффи-Хеллман (вычисление дискретного логарифма) и метод эллиптических кривых. Также RSA подвержен атаке с заданным текстом (Для известного текста, зашифрованного известным открытым ключом, подбираются закрытые ключи).
Таким образом метод RSA в ближайшее время перестанет использоваться и будет заменен более надежными криптосистемами.
Предположим, что размер процессора равен размеру атома. Тогда в наших обозначениях быстродействие гипотетического процессора выразится формулой F = Vc/Ra = 3 * 1018 операций в секунду, где Vc = 3 * 10 8 м/с скорость света в вакууме, а Ra = 10-10 м - размеры атомов. Столько раз за 1 секунду свет пройдет размеры атома. Поскольку период обращения Земли вокруг Солнца составляет 365,2564 суток или 31 558 153 секунд, то за один год такой процессор выполнит 94 674 459 * 1018 » 1026 операций.
Этому процессору понадобится 1.15*Е51 лет для перебора 256 битного ключа. Более быстрый процессор в нашей вселенной невозможен в принципе, поэтому более быстро производить дешифрование методом тотального перебора ключей принципиально невозможно. Таким образом, прогноз будущего силовой атаки на основе распределенных вычислений неутешителен. Cиловая атака на криптосистемы бесперспективна. Однако, недостатки алгоритмов могут существенно сократить число вариантов перебора. Использование в качестве ключей осмысленных слов позволяет применять атаку по словарю. Следовательно, в дальнейшее развитие криптографии будет происходить в области криптоанализа.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Хотелось бы отметить, что шифрование и дешифрование востребованы в обществе не сами по себе, а лишь потому, что они могут принести прибыль или позволяют избежать убытков, поэтому всегда необходимо знать какова же стоимость одного знака шифрованной и дешифрованной информации и во что это обходится? Являются ли рентабельными те организации, занимающиеся перехватом и дешифровкой информации, или они заведомо убыточны? Наиболее интересен сравнительный анализ данных с целью научного обоснования доли затрат на защиту информации. При этом также необходимо учитывать, что значительное число атак осуществляется изнутри сотрудниками учреждений, от которых защитится гораздо сложнее. В частности, проблема хранения ключей является в настоящее время наиболее острой и, если использование открытых ключей позволяет решить проблему распределения ключей и аутентификации пользователей, то более эффективного способа хранения ключей, чем запоминание, не найдено, а использование запоминающихся паролей позволяет применить атаку по словарю. Кроме того, использование надежных криптографических методов не гарантирует защиты от программных атак. Следовательно, при создании компьютерных криптосистем необходимо обеспечить безопасность на уровне операционной системы, что является более сложной задачей, чем создание самой криптосистемы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баричев С. Криптография без секретов. М., 1998
2. Брассар Дж. Современная криптология. 1988
3. Жельников В. Криптография от папируса до компьютера. М., 1996
4. Йолнен Тату. Введение в криптографию. 1999
5. Спесивцев А. В. Защита информации в персональных ЭВМ. М., 1992
6. Шнайер Брюс. Прикладная криптография. 1994
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.