ЛЕКЦІЯ 8

Тема: Криптографічні методи захисту інформації (продовження)

План

Симетричні та асиметричні алгоритми шифрування інформації.

Цифрові підписи.

Адміністрування ключами.

І. Симетричні та асиметричні алгоритми шифрування інформації

Симетричні алгоритми шифрування - алгоритми, які застосовуються при шифруванні інформації, особливість яких полягає у тому, що ключ шифрування та розшифрування однаковий, тобто з його допомогою можна як зашифрувати, так і розшифрувати (відновити) повідомлення.

Ці алгоритми шифрування були єдиними загально відомими до липня 1976 року.

Симетричні алгоритми шифрування поділяються на потокові та блочні.

Потокові алгоритми шифрування послідовно обробляють текст повідомлення. В потокових шифрах, потік шифротексту обчислюється на основі внутрішнього стану алгоритму, який змінюється протягом його дії. Зміна стану керується ключем та, в деяких алгоритмах, потоком відкритого тексту. RС4 є прикладом добре відомого та широко розповсюдженого потокового шифру.

Блочні алгоритми працюють з блоками фіксованого розміру. Як правило, довжина блоку дорівнює 64 бітам, але в алгоритмі АЕS використовуються блоки довжиною 128 біт. Блочний шифр подібний до поліалфавітного шифру Альберті: отримують фрагмент відкритого тексту та ключ і видають на виході шифротекст такого самого розміру. Оскільки повідомлення зазвичай довші за один блок, потрібен деякий метод склеювання послідовних блоків. Було розроблено декілька методів, що відрізняються в різних аспектах. Вони є режимами дії блочних шифрів та мають обережно обиратись під час застосування блочного шифру в криптосистемі.

До найбільш відомих симетричних алгоритмів, які досить добре себе зарекомендували, належать Twofish, Serpnt, АЕS (або Рейндайль), Blowfish, САST5, RС4, ТDES (ЗDES), та IDEА.

Асиметричні алгоритми шифрування -- алгоритми шифрування, які використовують різні ключі для шифрування та дешифрування даних.

Головне досягнення асиметричного шифрування в тому , що воно дозволяє людям, що не мають існуючої домовленості про безпеку, обмінюватися секретними повідомленнями. Необхідність відправникові й одержувачеві погоджувати таємний ключ по спеціальному захищеному каналу цілком відпала. Прикладами криптосистем з відкритим ключем є Еlgamal (названа на честь автора, Тахіра Ельгамаля), RSА, Diffie-Hellman і DSA (Digital Signature Аlgorithm - винайдений Девідом Кравіцом).

Проблема керування ключами була вирішена криптографією з відкритим, або асиметричним, ключем, концепція якої була запропонована Уітфілдом Діффі і Мартіном Хеллманом у 1975 році.

Криптографія з відкритим ключем - це асиметрична схема, у якій застосовуються пари ключів: відкритий (риblіс key), що зашифровує дані, і відповідний йому закритий (ргіvatе кеу), що їх розшифровує. Відкритий ключ поширюється по усьому світу, у той час як закритий тримається в таємниці.

Хоча ключова пара математично зв'язана, обчислення закритого ключа з відкритого в практичному плані нездійсненна. Кожний, у кого є відкритий ключ, зможе зашифрувати дані, але не зможе їх розшифрувати. Тільки людина, яка володіє відповідним закритим ключем, може розшифрувати інформацію.

Поява шифрування з відкритим ключем стала технологічною революцією, яка зробила стійку криптографію доступною масам.

В основному, симетричні алгоритми шифрування вимагають менше обчислень, ніж асиметричні. На практиці це означає, що якісні асиметричні алгоритми в сотні або в тисячі разів повільніші за якісні симетричні алгоритми. Недоліком симетричних алгоритмів є необхідність мати секретний ключ з обох боків передачі інформації. Так як ключі є предметом можливого перехоплення, їх необхідно часто змінювати та передавати по безпечних каналах передачі інформації під час розповсюдження.

Симетричні алгоритми шифрування не завжди використовуються самостійно. В сучасних криптосистемах використовуються комбінації симетричних та асиметричних алгоритмів для того, щоб отримати переваги обох схем. До таких систем належить SSL, РGР та GPG.

II. Цифрові підписи

Електронним (цифровим) підписом (ЕЦП) називається приєднане до тексту його криптографічне перетворення, що дозволяє при одержанні тексту іншим користувачем перевірити авторство і дійсність повідомлення.

Робота зі створення ЕЦП стала можливою з появою систем автоматизації діловодства і документообігу (САДД), що включають програмно-апаратне забезпечення обробки ЕЦП.

Електронний цифровий підпис став актуальним з розвитком банківських технологій і поширенням систем безготівкових розрахунків. Процедура цифрового підписування полягає у томy, що на основі вмісту файлу і ключа підписування обчислюється визначений набір символів, що зветься цифровим підписом. Алгоритми обчислень можуть відрізнятися, але всі вони використовують стискання вихідного документа за допомогою хеш-функції. На основі таємного ключа підписування і хеш-функції формується цифровий підпис і визначений відкритий ключ, щоб отримувач зміг його перевірити.

Потенційному шахраю, який би взявся за підписом автора відшукати його секретний ключ, треба розв'язати комбінаторну задачу з таким обсягом комп'ютерного перебору варіантів, якого вистачить практично на все його життя. Адресату, що отримав документ електронною поштою, досить запустити програму, що на основі вмісту файлу і обчислює певне значення і порівнює його з відкритим зразком цифрового підпису. Рівність значень доводить, що документ не модифікувався, тобто саме цей документ завізовано відповідним секретним ключем підписування. Цифровий підпис робить юридично чинним документом не роздрукування документа, а сам комп'ютерний файл.

ЕЦП може служити аналогом усякого роду печаток і штампів організації. Адже вони видаються визначеному працівникові канцелярії підприємства з єдиною функцією - засвідчувати підпису керівників організації.

Електронна форма документа, збережена й оброблювана САДД, являє собою реєстраційну картку (РК) і один або кілька файлів із умістом документа. В ній утримуються зведення про реєстраційний номер і дату документа, а також інші реквізити для його пошуку, класифікації і контролю виконання.

Реєстраційні картки документів заповнюються одними працівниками -секретарями і виконавцями, а підпис на документах ставлять інші люди, як правило, керівники.

Корпоративна САДД - це кілька установок системи в центральному органі підприємства і його дочірніх організацій.

Кожна із САДД установлена на локальній мережі окремої організації, а між собою системи можуть спілкуватися по електронній пошті. Природно САДД повинні уміти використовувати ЕЦП як для підпису і перевірки підпису файлів, так і при прийомі і передачі повідомлень по електронній пошті. Ряд із пропонованих на вітчизняному ринку САДД мають таку можливість, у тому числі одна з розповсюджених у Росії САДД - «СПРАВА» компанії «Електронні офісні системи».

Для того, щоб використовувати ЕЦП у САДД, потрібні:

Ш «секретні» ключі для користувачів із правом нанесення підпису;

Ш «несекретні» сертифікати ключів, за допомогою яких здійснюється перевірка підписів іншими користувачами.

Для того, щоб створити секретний ключ і сертифікат, а вони створюються одночасно, потрібен центр керування ключовою системою (ЦККС). У функції ЦККС може входити:

Ш створення ключів і сертифікатів;

Ш перевірка їхньої дійсності;

Ш ведення списку відкликаних сертифікатів (сертифікатів ключів, що перестали діяти внаслідок різних причин, наприклад, скінчився термін дії ключа або ключ скомпрометований - загублений і т.п.).

Якщо передбачається обмін підписаними документами з зовнішніми організаціями, то можна скористатися послугами, наданими центрами колективного користування, що їх засвідчують. А можна створити і корпоративний ЦККС, діяльність якого поширюється тільки на власну організацію і підвідомчі їй підприємства або установи. Склад подібного ЦККС може бути мінімальний: окремий комп'ютер, що працює під керуванням ОС Windows 2000 Server, програмне забезпечення (ПО), що керує Microsoft Certificate Services, і ПО криптопровайдера, що має сертифікат ФАПСИ, наприклад, Криптопро CSP для формування ключів ЕЦП.

Секретні ключі, записані ЦККС на ключових носіях, передаються користувачам, що мають право підпису. Як ключові носії можуть використовуватися дискети, інтелектуальні карти і т.п.

Використання ЕЦП в майбутньому дозволить скоротити непродуктивні витрати і значно збільшити швидкість поширення документів. Може значно зменшитися обсяг споживання паперу за рахунок виключення копіювання екземплярів документів при їхньому розсиланні в підрозділи і підвідомчі організації. Стануть непотрібними журнали передачі документів, аркуші узгодження й інші супровідні документи. Знизиться потреба в копіювальній техніці і видаткових матеріалах, а також звільнить виконавців документів від рутинних операцій при узгодженні й оформленні документів.

В Україні всі стосунки електронний документів та підписів визначаються Законами України «Про електронні документи та електронний документообіг» та «Про електронний цифровий підпис».

IV. Адміністрування ключами

Крім вибору криптографічної системи, що підходить для конкретної інформаційної системи, важлива проблема - адміністрування ключами. Якою б не була складною й надійною сама криптосистема, вона заснована на використанні ключів. Якщо для забезпечення конфіденційного обміну інформацією між двома користувачами процес обміну ключами тривіальний, то в ІС, де кількість користувачів складає десятки й сотні, управління ключами -серйозна проблема.

Під ключовою інформацією розуміється сукупність усіх діючих у ІС ключів. Якщо не забезпечене досить надійне управління ключовою інформацією, то, заволодівши нею, зловмисник одержує необмежений доступ до всієї інформації.

Адміністрування ключами - інформаційний процес, що містить в собі три елементи:

Генерацію ключів.

Накопичення ключів (організація їхнього збереження, обліку й вилучення).

Розподіл ключів між користувачами.

У загальному випадку задача управління ключами зводиться до створення такого протоколу розподілу ключів, який повинен забезпечувати:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12