Кратко опишите схему передачи сообщения в криптографии

Обновлено: 02.07.2024

Криптография (от греч. κρυπτός — скрытый и γράφω — писать) – древнейшая наука о способах защиты конфиденциальных данных от нежелательного стороннего прочтения. Криптоанализ – наука, изучающая методы нарушения конфиденциальности информации. Криптанализ и криптография вместе составляют науку криптологию, изучающую способы шифрования и дешифрования.

Каталог ИБ - Средства шифрования систем и проектов доступен на TAdviser

Содержание

Средства криптографической защиты гостайны до сих пор приравниваются к оружию. Очень немногие страны мира имеют свои криптографические компании, которые делают действительно хорошие средства защиты информации. Даже во многих развитых странах нет такой возможности: там отсутствует школа, которая позволяла бы эти технологии поддерживать и развивать. Россия одна из немногих стран мира, – может быть таких стран пять, или около того, – где все это развито. Причем и в коммерческом, и в государственном секторе есть компании и организации, которые сохранили преемственность школы криптографии с тех времен, когда она только зарождалась.

Алгоритмы шифрования

На сегодняшний день существует масса алгоритмов шифрования, имеющих значительную стойкость перед криптоанализом (криптографическую стойкость). Принято деление алгоритмов шифрования на три группы:

• Симметричные алгоритмы
• Ассиметричные алгоритмы
• Алгоритмы хэш-функций

Симметричные алгоритмы

Симметричное шифрование предусматривает использование одного и того же ключа и для зашифрования, и для расшифрования. К симметричным алгоритмам применяются два основных требования: полная утрата всех статистических закономерностей в объекте шифрования и отсутствие линейности. Принято разделять симметричные системы на блочные и поточные.

В блочных системах происходит разбиение исходных данных на блоки с последующим преобразованием с помощью ключа.

Где где М - открытый текст, К - секретный ключ, передаваемый по закрытому каналу, Еn(М) - операция зашифрования, а Dk(M) - операция расшифрования

Симметричные системы имеют как свои преимущества, так и недостатки перед асимметричными. К преимуществам симметричных шифров относят высокую скорость шифрования, меньшую необходимую длину ключа при аналогичной стойкости, большую изученность и простоту реализации. Недостатками симметричных алгоритмов считают в первую очередь сложность обмена ключами ввиду большой вероятности нарушения секретности ключа при обмене, который необходим, и сложность управления ключами в большой сети.

Примеры симметричных шифров

• ГОСТ 28147-89 — отечественный стандарт шифрования
• 3DES (Triple-DES, тройной DES)
• RC6 (Шифр Ривеста )
• Twofish
• SEED - корейский стандарт шифрования
• Camellia – японский стандарт шифрования
• CAST (по инициалам разработчиков Carlisle Adams и Stafford Tavares)
• IDEA
• XTEA - наиболее простой в реализации алгоритм
• AES – американский стандарт шифрования
• DES – стандарт шифрования данных в США до AES

Асимметричные алгоритмы

Ассиметричные системы также называют криптосистемами с открытым ключом. Это такой способ шифрования данных, при котором открытый ключ передается по открытому каналу (не скрывается) и используется для проверки электронной подписи и для шифрования данных. Для дешифровки же и создания электронной подписи используется второй ключ, секретный.

Само устройство асимметричных криптосистем использует идею односторонних функций ƒ(х), в которых несложно найти х, зная значение самой функции но почти невозможно найти саму ƒ(х), зная только значение х. Примером такой функции может служить телефонный справочник большого города, в котором легко найти номер человека, зная его фамилию и инициалы, но крайне сложно, зная номер, вычислить владельца.

Принцип работы асимметричных систем

Примеры асимметричных шрифтов

• RSA (Rivest-Shamir-Adleman, Ривест — Шамир — Адлеман)
• DSA (Digital Signature Algorithm)
• Elgamal (Шифросистема Эль-Гамаля)
• Diffie-Hellman (Обмен ключами Диффи — Хелмана)
• ECC (Elliptic Curve Cryptography, криптография эллиптической кривой)
• ГОСТ Р 34.10-2001
• Rabin
• Luc
• McEliece

Хеш-функции

Хешированием (от англ. hash) называется преобразование исходного информационного массива произвольной длины в битовую строку фиксированной длины.

Алгоритмов хеш-функций немало, а различаются они своими характеристиками – криптостойкостью, разрядностью, вычислительной сложностью и т.д.

Нас интересуют криптографически стойкие хеш-функции. К таким обычно предъявляют два требования:

Требования называются стойкостью к коллизиям первого рода и второго рода соответственно. Для таких функций остается важным и другое требование: при незначительном изменении аргумента должно происходить значительное изменение самой функции. Таким образом, значение хеша не должно давать информации даже об отдельных битах аргумента.

Примеры хеш-алгоритмов

• Adler-32
• CRC
• SHA-1
• SHA-2 (SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512)
• HAVAL
• MD2
• MD4
• MD5
• N-Hash
  • RIPEMD-160

  Криптографические примитивы

  Для придания зашифрованной информации большей криптографической стойкости, в криптографической системе могут многократно применяться относительно простые преобразования – примитивы. В качестве примитивов могут использоваться подстановки, перестановки, циклический сдвиг или гаммирование.

  Квантовая криптография

  Квантовая криптография по праву считается новым витком в эволюции информационной защиты. Именно она позволяет создать практически абсолютную защиту шифрованных данных от взлома. Идея использовать квантовые объекты для защиты информации от подделки и несанкционированного доступа впервые была высказана Стефаном Вейснером в 1970 г. Спустя 10 лет ученые Беннет и Брассард, которые были знакомы с работой Вейснера, предложили использовать квантовые объекты для передачи секретного ключа. Читать статью "Квантовая криптография (шифрование)"

  Криптография в цифровых технологиях

  Криптография в цифровых технологиях необходима как инструмент защиты конфиденциальных данных а так же как средство противодействия незаконному копированию и распространению данных, являющихся интеллектуальной собственностью. Читать статью "Криптография в цифровых технологиях"

  История

  
  

  
  

  Изначально использовались методы, сегодня применяемые разве что для головоломок, то есть, на взгляд современника, простейшие. К таким способам шифрования относятся, например, метод замены, когда каждая буква заменяется другой, отстоящей от нее на строго определенном расстоянии в алфавите. Или метод перестановочного шифрования, когда буквы меняют местами в определенной последовательности внутри слова.

  В древние времена шифрование применялось главным образом в военном и торговом деле, шпионаже, среди контрабандистов.

  С развитием математики стали появляться математические алгоритмы шифрования, но все эти виды криптографической защиты информации сохраняли в разной объемной степени статистические данные и оставались уязвимыми. Уязвимость стала особенно ощутима с изобретением частотного анализа, который был разработан в IX веке нашей эры предположительно арабским энциклопедистом ал-Кинди. И только в XV веке, после изобретения полиалфавитных шрифтов Леоном Баттистой Альберти (предположительно), защита перешла на качественно новый уровень. Однако в середине XVII века Чарлз Бэббидж представил убедительные доказательства частичной уязвимости полиалфавитных шрифтов перед частотным анализом.

  До бурного развития науки в XX веке криптографам приходилось иметь дело только с лингвистическими объектами, а в ХХ веке открылись возможности применения различных математических методов и теорий, статистики, комбинаторики, теории чисел и абстракной алгебры.

  Но настоящий прорыв в криптографической науке произошел с появлением возможности представления любой информации в бинарном виде, разделенной на биты с помощью компьютеров, что позволило создавать шрифты с доселе невиданной криптографической стойкостью. Такие системы шифрования, конечно, могут быть подвергнуты взлому, но временные затраты на взлом себя в подавляющем большинстве случаев не оправдывают.

  Сегодня можно говорить о значительных разработках в квантовой криптографии.

  Криптология (от греч. cryptos – тайный и logos – слово) – наука, занимающаяся шифрованием и дешифрованием. Криптология состоит из двух частей – криптографии и криптоанализа. Криптография – наука о построении криптографических систем, используемых с целью защиты информации. Криптоанализ – наука о методах анализа криптографических систем, цель анализа – разработка методов раскрытия информации, защищаемой криптосистемой. На протяжении всей истории человечества основным фактором развития криптологии было противоборство методов защиты информации и методов её раскрытия.
  

  Contents

  Современная криптология

  Современная криптология базируется на многих математических дисциплинах: линейная алгебра, теория групп, полугрупп, теория автоматов, математический анализ, теория дискретных функций, теория чисел, комбинаторный анализ, теория вероятностей и математическая статистика, теория кодирования, теория информации, теория сложности вычислений… Для полноты описания научных основ криптологии следует упомянуть физические и инженерные науки, такие, как теория связи, теория электромагнитного поля, квантовая физика, компьютерные науки и др. Методы исследования в криптографии и криптоанализе во многом схожи, но задачи этих разделов криптологии различаются существенно.
  

  Криптографическая система

  Криптографическая система применяется для решения различных задач защиты информации соответствующими действующими лицами или сторонами, при этом устанавливается определённый порядок взаимодействия сторон, называемый криптографическим протоколом. Семейство криптографических функций в совокупности с используемыми криптографическими протоколами образуют криптосистему (криптографическую систему). Функции криптосистемы зависят от параметра k, называемого ключом криптосистемы. Ключ криптосистемы принадлежит конечному множеству допустимых значений ключа, которое именуется ключевым множеством криптосистемы. Выбранный ключ k однозначно определяет криптографическую функцию криптосистемы.

  Ключ криптосистемы

  Аутентификация сторон

  Стойкость

  Способность криптосистемы противостоять атакам криптоаналитика называется её криптографической стойкостью. Как правило, криптографическая стойкость системы измеряется вычислительными и временными затратами, достаточными для её вскрытия, в некоторых случаях – объёмом материальных затрат.
  По величине стойкости криптографические системы классифицируются на системы временной стойкости и гарантированной стойкости. Последние обеспечивают защиту информации в течение длительного времени, несмотря на усилия нарушителя, располагающего значительными материальными, интеллектуальными и вычислительными ресурсами. Следовательно, криптосистема гарантированной стойкости должна быть способна реализовать большое число различных функций, иначе секретная информация может быть раскрыта с помощью тотального перебора функций расшифрования. Более того, устройство системы гарантированной стойкости должно связывать любую попытку её взлома с неизбежным решением трудоёмкой задачи, а именно, задачи нерешаемой с использованием самых передовых современных технологий в течение практически приемлемого временного периода.
  

  
  

  По принципам использования ключей криптосистемы разделены на системы с секретным и открытым ключом.
  

  Симметричные криптосистемы

  Системы с секретным ключом (основная статья "Симметричная криптосистема") используются на протяжении нескольких тысячелетий до настоящего времени и основаны на классическом принципе обеспечения конфиденциальности и информации: а именно, на секретности используемого ключа для всех, кроме лиц, допущенных к информации. Такие криптосистемы называют также симметричными в связи с тем, что ключи, используемые в них для реализации прямых и обратных криптографических функций, обладают определённой симметрией (часто они совпадают). Защита информации с помощью симметричных криптосистем обеспечивается секретностью ключа.

  В настоящее время симметричные шифры — это:

  Блочные шифры. Обрабатывают информацию блоками определённой длины (обычно 64, 128 бит), применяя к блоку ключ в установленном порядке, как правило, несколькими циклами перемешивания и подстановки, называемыми раундами. Результатом повторения раундов является лавинный эффект — нарастающая потеря соответствия битов между блоками открытых и зашифрованных данных.

  Поточные шифры, в которых шифрование проводится над каждым битом либо байтом исходного (открытого) текста с использованием гаммирования. Поточный шифр может быть легко создан на основе блочного (например, ГОСТ 28147-89 в режиме гаммирования), запущенного в специальном режиме.

  Операция перестановки линейна —

  Зачастую стойкость алгоритма, особенно к дифференциальному криптоанализу, зависит от выбора значений в таблицах подстановки (S-блоках). Как минимум считается нежелательным наличие неподвижных элементов S(x) = x, а также отсутствие влияния какого-то бита входного байта на какой-то бит результата — то есть случаи, когда бит результата одинаков для всех пар входных слов, отличающихся только в данном бите.

  Криптосистема с открытым ключом

  Пусть K — пространство ключей, а e и d — ключи шифрования и расшифрования соответственно. E — функция шифрования для произвольного ключа eϵK, такая что:

  1. Боб выбирает пару (e,d) и шлёт ключ шифрования e (открытый ключ) Алисе по открытому каналу, а ключ расшифрования d (закрытый ключ) защищён и секретен (он не должен передаваться по открытому каналу).

  3. Боб расшифровывает шифротекст c, применяя обратное преобразование D, однозначно определённое значением d.

  Общепризнанное преимущество симметричных систем заключается в более высокой скорости шифрования, в меньших размерах используемого ключа, обеспечивающего стойкость, и в более высокой степени научной обоснованности криптографической стойкости. Однако асимметричные криптосистемы позволяют реализовать протоколы, заметно расширяющие область применения криптографической защиты информации. Поэтому нередко используются гибридные криптосистемы, сочетающие принципиальные преимущества как симметричных, так и асимметричных криптосистем.
  Наиболее выгодным представляется протокол секретной связи с использованием гибридной криптосистемы, в котором асимметричный алгоритм используется для засекречивания и распределения ключей связи, а алгоритм с секретным ключом связи используется для защиты данных. Кроме того, такой протокол допускает уничтожение секретного сеансового ключа сразу после завершения сеанса, что существенно снижает опасность его компрометации.

  Для компенсации недостатков симметричного шифрования в настоящее время широко применяется комбинированная (гибридная) криптографическая схема, где с помощью асимметричного шифрования передаётся сеансовый ключ, используемый сторонами для обмена данными с помощью симметричного шифрования. Важным свойством симметричных шифров является невозможность их использования для подтверждения авторства, так как ключ известен каждой стороне.

  Основные понятия

  Цикл (или проход) состоит из шагов (действий, англ. step, action) — конкретных законченных действий, выполняемых участником протокола. Например:

  Можно сказать, что протокол прескрептивно описывает правила поведения каждой роли в протоколе. А сеанс это дескриптивное описание (возможно теоретически) состоявшейся в прошлом реализации протокола.

  Пример описания протокола.

  • аутентификация сторон и источника данных,
  • разграничение доступа,
  • конфиденциальность,
  • целостность,
  • невозможность отказа от факта отправки или получения.

  Запись протоколов

  • Алиса, Боб (от англ. A, B) — отправитель и получатель.
  • Карл, Клара, Чарли (от англ. C) — равноправная третья сторона.
  • Ева (от англ. eavesdropper) — пассивный криптоаналитик.
  • Меллори (от англ. malicious) — активный криптоаналитик.
  • Трент (от англ. trust) — доверенная сторона.
  • Предварительный этап.
    • Все стороны выбрали общие и .
    • Алиса генерирует случайное .
    • Алиса вычисляет .
    • Алиса отправляет Бобу .
    • Боб принимает от Алисы .
    • Боб генерирует случайное .
    • Боб вычисляет .
    • Боб отправляет Алисе .
    • Боб вычисляет .
    • Алиса принимает от Боба .
    • Алиса вычисляет .
    • Стороны вычислили общий сеансовый ключ .

    
    В краткой записи опускаются инициализация и предварительные требования, вычисления непередаваемых данных (в данном примере — общего сеансового ключа ), а также любые проверки.

    В данном пособии мы будем придерживаться промежуточного формата записи.

    1. Алиса генерирует .
       .
    2. Боб генерирует .
       Боб вычисляет .
       .
    3. Алиса вычисляет .

    
    Либо, отводя отдельный столбец для каждого участника.
    

    
    Для сокращения описания и упрощения сравнения разных протоколов используют следующие соглашения об обозначениях передаваемых данных.

    Свойства безопасности протоколов

    Защищённая система и, соответственно, защищённый протокол могут выполнять разные функции безопасности. Многие из этих функций или целей (англ. goals) можно сформулировать как устойчивость к определённому классу атак. Наиболее полным и актуальным считается перечисление и толкование этих целей в документе проекта AVISPA (англ. Automated Validation of Internet Security Protocols and Applications) [AVISPA], суммирующим описания из различных документов IETF (англ. Internet Engineering Task Force). Данные цели принято считать формализируемыми — то есть такими, что для отдельных протоколов есть возможность формально доказать или опровергнуть достижение этих целей.

    Аутентификация (однонаправленная).
    англ. Authentication (unicast).
    
    (G1) Аутентификация субъекта.
    англ. Entity authentication (Peer Entity Authentication).

    (G7) Аутентификация ключа.
    англ. Key authentication.

    (G13) Защита идентификаторов от прослушивания (несвязываемость).
    англ. Identity Protection against Eavesdroppers.

    (G17) Подотчётность.
    англ. Accountability.

    
    

    Классификация протоколов

    Общепризнанная классификация защитных протоколов отсутствует. Однако можно выделить набор объективных и однозначных признаков, классифицирующих протоколы.

    • Классификация по целевому назначению протокола:
      • … обеспечения целостности,
      • … цифровой подписи,
      • … идентификации,
      • … конфиденциальности,
      • … распределения ключей,
      • … и т. п.
      • примитивные, используются как базовый компонент при построении прикладных протоколов;
      • промежуточные;
      • прикладные, предназначены для решения практических задач.

      Атаки на протоколы

      Защищённые свойства протоколов могут быть заявленными, когда о них заявляют сами авторы протокола (и, обычно, приводят различные аргументы в пользу выполнения данных функций), и подразумеваемыми, когда авторы некоторой системы рассчитывают на реализацию защищённых свойств некоторым протоколом.

      Атака считается успешной, если нарушено хотя бы одно из заявленных или подразумеваемых свойств протокола.

      В случае успешной атаки на подразумеваемые свойства будем уточнять, что успешна атака на использование протокола в некоторой системе. Это будет говорить, разумеется, не о недостатках самого протокола, но о неверном выборе протокола (или его настроек) авторами системы.

      Существует большое количество типов атак на протоколы. У многих атак есть некоторые общие принципы, что позволяет выделить классы атак для упрощения анализа и разработки протоколов, устойчивых к целым классам атак.

      (Дальше идут разделы с описанием конкретных протоколов.)

      Ссылки

      Послесловие

      
      Автор будет благодарен за фактические и другие замечания к тексту. Презентация и текст подготовлены во многом по замечательной лекции Черёмушкина (ссылка выше).

      В современной криптографии большое внимание уделяется не только созданию и исследованию шифров, но и разработке криптографических протоколов. Криптографический протокол – это такая процедура взаимодействия двух или более абонентов с использованием криптографических средств, в результате которой абоненты достигают своей цели, а их противники - не достигают. В основе протокола лежит набор правил, регламентирующих использование криптографических преобразований и алгоритмов в информационных процессах. Каждый криптографический протокол предназначен для решения определенной задачи.

      Любой протокол имеет следующие свойства:

      • при выполнении протокола важен порядок действий; каждое действие должно выполняться в свою очередь и только по окончании предыдущего;
      • протокол должен быть непротиворечивым;
      • протокол должен быть полным, то есть для каждой возможной ситуации должно быть предусмотрено соответствующее действие.

      Свойства протокола напоминают известные нам из курса информатики свойства алгоритма. На самом деле протокол – это и есть алгоритм действия нескольких сторон в определенной ситуации. Участники протокола должны знать протокол и выполнять полностью все его этапы. Участниками криптографического протокола обычно являются абоненты некоторой системы связи. Участники протокола могут не доверять друг другу, поэтому криптографические протоколы должны защищать их участников не только от внешнего противника, но и от нечестных действий партнеров.

      Криптографические протоколы – сравнительно молодая отрасль криптографической науки. Первые протоколы появились во второй половине ХХ века. С тех пор эта область криптографии бурно развивалась, и на настоящий момент имеется уже несколько десятков различных типов криптографических протоколов. Все эти типы можно условно разделить на две группы: прикладные протоколы и примитивные. Прикладной протокол решает конкретную задачу, которая возникает (или может возникнуть) на практике. Примитивные же протоколы используются как своеобразные "строительные блоки" при разработке прикладных протоколов. Мы в данном учебном пособии будем рассматривать только примитивные криптографические протоколы, которые при некоторой адаптации к реальным системам связи могут использоваться на практике.

      Рассмотрим назначение некоторых видов протоколов.

      Этот протокол достаточно прост, однако он может действительно использоваться на практике. Криптографические протоколы могут быть простыми и сложными в зависимости от назначения. Со многими из них мы познакомимся в различных главах этого курса.

      Ранее мы ввели понятие криптографической атаки и рассмотрели типы атак на криптографический алгоритм . Во многих случаях атака может быть направлена не на алгоритм шифрования, а на протокол. Поэтому даже наличие абсолютно надежного алгоритма шифрования не гарантирует полной безопасности абонентам системы связи. Известны случаи, когда применяемые на практике криптографические протоколы содержали изъяны, допускающие мошенничество участвующих сторон или вскрытие со стороны активного взломщика. Конечно, криптографические протоколы не должны допускать таких возможностей нарушителям. Именно поэтому в настоящее время криптографические протоколы являются предметом тщательного анализа со стороны специалистов.

      Ключевые термины

      Deciphering – расшифрование .

      Enciphering – преобразование открытого текста в криптограмму (зашифрование).

      Алфавит - конечное множество используемых для кодирования информации символов.

      Криптоанализ – наука о преодолении криптографической защиты информации.

      Криптографическая система защиты информации – система защиты информации, в которой используются криптографические методы для шифрования данных.

      Криптографический протокол – алгоритм взаимодействия двух или более абонентов с использованием криптографических средств, в результате которой абоненты достигают своей цели, а их противники - не достигают.

      Криптография изучает построение и использование систем шифрования, в том числе их стойкость, слабости и степень уязвимости относительно различных методов вскрытия.

      Криптостойкость – характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию без знания ключа (т.е. способность противостоять криптоанализу).

      Принцип Керкхоффса – правило разработки криптографических систем, согласно которому в засекреченном виде держится ключ шифрования , а остальные параметры системы шифрования могут быть открыты без снижения стойкости алгоритма . Другими словами, при оценке надёжности шифрования необходимо предполагать, что противник знает об используемой системе шифрования всё, кроме применяемых ключей. Впервые данный принцип сформулировал в XIX веке голландский криптограф Огюст Керкхоффс.

      Символ - это любой знак, в том числе буква, цифра или знак препинания.

      Шифрование с закрытым ключом (симметричное шифрование) – методы обратимого преобразования данных, в которых используется один и тот же ключ , который обе стороны информационного обмена должны хранить в секрете от противника. Все известные из истории шифры, например, шифр Цезаря – это шифры с закрытым ключом.

      Шифрование с открытым ключом (асимметричное шифрование) – методы шифрования, в которых для шифрования и расшифрования данных используются два разных ключа. При этом один из ключей (открытый ключ ) может передаваться по открытому (незащищенному) каналу связи. Шифрование с открытым ключом используется на практике лишь со второй половины ХХ века.

      Краткие итоги

      Криптография в переводе с греческого означает "тайнопись". В настоящее время криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации. Параллельно развивается и совершенствуется криптоанализ – наука о преодолении криптографической защиты информации.

      Для современных криптографических систем защиты информации сформулированы следующие требования:

      Криптографические алгоритмы могут быть реализованы аппаратно или программно. На разработку аппаратного устройства необходимы существенные затраты , однако при массовом выпуске устройства эти затраты окупаются. Аппаратная реализация криптографического метода отличается высокой скоростью обработки данных, простотой в эксплуатации, защищенностью. Программные реализации криптографических алгоритмов отличаются существенно меньшим быстродействием. Выпускаются также и комбинированные модули шифрования, так называемые программно- аппаратные средства .

      Информация в процессе хранения, передачи и преобразования подвергается воздействию атак. Основными нарушениями информационной безопасности являются раскрытие информационных ценностей ( потеря конфиденциальности ), модификация без разрешения автора (потеря целостности) или неавторизованная потеря доступа к этим ценностям (потеря доступности).

      Криптографические атаки могут быть пассивными и активными. В зависимости от количества и типа информации, доступной для криптоанализа, выделяют атаки на основе шифротекста, атаки на основе известного открытого текста, атаки на основе выбранного открытого текста.

      Голландский криптограф Огюст Керкхоффс сформулировал принцип, называемый в настоящее время принципом Керкхоффса – правило разработки криптографических систем, согласно которому в засекреченном виде держится ключ шифрования , а остальные параметры системы шифрования могут быть открыты без снижения стойкости алгоритма . Другими словами, при оценке надёжности шифрования необходимо предполагать, что противник знает об используемой системе шифрования всё, кроме применяемых ключей. Принцип Керкхоффса направлен на то, чтобы сделать безопасность алгоритмов и протоколов независимой от их секретности; открытость не должна влиять на безопасность . Большинство широко используемых систем шифрования, в соответствии с принципом Керкхоффса, используют известные, не составляющие секрета криптографические алгоритмы.

      Скорее всего, вы уже сталкивались с простейшей криптографией и, возможно, знаете некоторые способы шифрования. Например Шифр Цезаря часто используется в развивающих детских играх.

      
      

      Как можно заметить, этот шифр не обеспечивает по-настоящему надежную защиту информации: он является простым и понятным примером всей идеи криптографии.

      Сегодня мы говорим о криптографии чаще всего в контексте какой-то технологии. Как безопасно передается личная и финансовая информация, когда мы совершаем покупку в интернете или просматриваем банковские счета? Как можно безопасно хранить данные, чтобы никто не мог просто открыть компьютер, вытащить жесткий диск и иметь полный доступ ко всей информации на нём? Ответим на эти и другие вопросы в данной статье.

      В кибербезопасности есть ряд вещей, которые беспокоят пользователей, когда дело доходит до каких-либо данных. К ним относятся конфиденциальность, целостность и доступность информации.

      Конфиденциальность – данные не могут быть получены или прочитаны неавторизованными пользователями.

      Целостность информации – уверенность в том, что информация 100% останется нетронутой и не будет изменена злоумышленником.

      Доступность информации – получение доступа к данным, когда это необходимо.

      Также в статье рассмотрим различные формы цифровой криптографии и то, как они могут помочь достичь целей, перечисленных выше.

      Основные способы шифрования:

      • Симметрично
      • Асимметричное
      • Хеширование
      • Цифровая подпись

      Прежде чем мы начнем разбираться в теме, ответим на простой вопрос: что именно подразумевается под "шифрованием"? Шифрование – преобразование информации в целях сокрытия от неавторизованных лиц, но в то же время с предоставлением авторизованным пользователям доступа к ней.

      Чтобы правильно зашифровать и расшифровать данные, нужны две вещи: данные и ключ для дешифровки. При использовании симметричного шифрования ключ для шифрования и расшифровки данных одинаковый. Возьмем строку и зашифруем ее с помощью Ruby и OpenSSL:

      Вот что выведет программа:

      
      

      Обратите внимание, что переменная data_to_encrypt, которая изначально была строкой “now you can read me!”, теперь куча непонятных символов. Обратим процесс, используя ключ, который изначально сохранили в переменной key.

      
      

      Давайте рассмотрим и другие способы шифрования.

      Дабы использовать асимметричное шифрование, необходимо сгенерировать два математически связанных ключа. Один – это приватный ключ, доступ к которому имеете только вы. Второй – открытый, который является общедоступным.

      Но как понять, что открытый ключ сервера принадлежит именно этому серверу? Существует несколько способов решения этой проблемы. Наиболее распространенный метод (и тот, который используется в интернете) – использование инфраструктуры открытых ключей (PKI). В случае веб-сайтов существует Центр сертификации, у которого есть каталог всех сайтов, на которые были выданы сертификаты и открытые ключи. При подключении к веб-сайту его открытый ключ сначала проверяется центром сертификации.

      Создадим пару открытого и закрытого ключей:

      
      

      
      

      Хеширование, в отличие от симметричного и асимметричного шифрования, является односторонней функцией. Можно создать хеш из некоторых данных, но нет никакого способа, чтобы обратить процесс. Это делает хеширование не очень удобным способом хранения данных, но подходящим для проверки целостности некоторых данных.

      Функция в качестве входных данных принимает какую-то информацию и выводит, казалось бы, случайную строку, которая всегда будет одинаковой длины. Идеальная функция хеширования создает уникальные значения для различных входов. Одинаковый ввод всегда будет производить одинаковый хеш. Поэтому можно использовать хеширование для проверки целостности данных.

      Создадим новую строку, хешируем её и сохраним результат в переменной:

      Снова хешируем строку и сравниваем её с той, что сохранили в переменной digest:

      
      

      Пока данные остаются прежними, строки будут совпадать. Теперь давайте немного их изменим и снова сравним. Затем изменим данные обратно на то, что было изначально, и еще раз сравним:

      
      

      Чтобы показать, как выглядят разные строки похожих исходных данных, взгляните на это:

      
      

      Читайте также:

        
      • Сочинение на тему особенности
        
      • Коллектив всегда прав сочинение
        
      • Традиции чехова и самобытность драмы горького на дне сочинение
        
      • Сочинение про барсука 6 класс по русскому языку
        
      • История имени кира сочинение