Если а открытое сообщение в закрытое сообщение а правило шифрования то
Обновлено: 05.07.2024
В Интернете опубликовано много полезных материалов, объясняющих различие методов преобразования информации, но интерес читателей к подобным темам не снижается. Рассмотрим термины шифрование, хеширование и кодирование данных на понятном пользовательском уровне.
Шифрование данных
Шифрование - обратимое преобразование информации в целях сокрытия сведений от несанкционированного круга лиц.
Шифрование происходит на основе алгоритмов, известных передающей и принимающей сторонам. Процесс преобразования открытой информации в закрытый вид называется шифрование . Обратный процесс преобразования закрытой (зашифрованной) информации в открытый вид называется дешифрование .
Взламывание шифра с получением алгоритма шифрования и ключа шифрования (при наличии) называется криптоанализ .
Алгоритм шифрования может использовать ключ шифрования или обходиться без него. Ключи шифрования бывают открытыми и закрытыми .
Шифрование применяется для реализации средств криптографической защиты информации ( СКЗИ ) - средства защиты хранимой информации и средства защиты передаваемой информации.
Узнать подробнее о криптографии можно в ответах Яндекс.Знатоки по вопросу " Что такое криптография? "
Хеширование данных
Криптографическая хеш-функция ( хеш ) - это математический алгоритм, преобразовывающий произвольный массив данных в состоящую из букв и цифр строку фиксированной длины.
Это определение означает, что с помощью алгоритма хеширования можно получить фиксированную строку цифр и букв, преобразовав текст произвольной длины. Полученный хеш можно хранить в качестве контрольного значения для проверки целостности преобразованных данных: если данные изменятся, то при повторном преобразовании их в хеш одинаковым алгоритмом получится другое значение.
Известными алгоритмами хеширования являются MD5, SHA-1 и SHA-2.
Основные принципы хеширования :
- при хешировании одинаковых данных получается одинаковое значение хеша (хеш-кода);
- разные данные преобразуются в разные хеш-коды (хеш-суммы);
- криптостойкость хеш-функции заключается в стойкости к восстановлению хешируемых данных и стойкости к коллизиям преобразования.
Одним из самых простых применений хеширования является хранение паролей (считается более защищённым способом, чем хранение паролей в явном виде).
С помощью хеширования в можно контролировать в различных сервисах распространение медиафайлов, сравнивая их хеш-коды, можно отслеживать целостность хранимых и передаваемых данных или детектировать защитным ПО вредоносные программы.
Кодирование данных
Код - это система условных обозначений или сигналов.
Кодирование данных - это представление информации системой условных обозначений отличной от той, в которой информация исходно представлена.
Самым простым примером кодирования данных является текст. Кодирование может производиться рукописным или машинописным способом на определённом языке речи. Далее можно произвести перекодирование текста документа способом перевода его на другой язык.
Кодированием является написание программы для ЭВМ или перевод программы на другой язык программирования.
Элементами кодируемой информации могут быть:
- буквы, слова и фразы естественного языка;
- различные символы (знаки препинания, арифметические и логические операции и др.);
- числа;
- аудиовизуальные образы;
- ситуации и явления;
- генетическая информация;
- и другие элементы.
Кодовые обозначения могут представлять собой буквы, числа, графические обозначения, электромагнитные импульсы, световые и звуковые сигналы, набор и сочетание химических молекул, и другое.
Кроме языка речи и программирования известными кодовыми системами являются: азбука Морзе , код Бодо , компьютерная кодировка символов ASCII и Unicodе , шрифты, системы штрих-кодов и др.
Системой кодов можно назвать распространённые устойчивые традиции, обряды, танцевальные системы, принятые в разных народностях.
Дополнительные материалы по теме этой статьи:
24 августа 2019 года.
автор: юрист Демешин Сергей Владимирович.
Участвуйте в обсуждении , пройдите опрос об интересных темах будущих публикаций (ссылка опроса в описании канала, также в описании указаны правила комментирования публикаций).
Не могу понять, что за параметр ? Или понял : это алгоритм для выбора правил, которые будут применяться. Но почему тогда он может быть символьный, табличный..Значит не понял что то.. Написано, что если кто-то знает ключ, значит он может расшифровать, но а если он не знает правила шифрования? Вывод, ключ (некий параметр )включает в себя и эти правила. В общем приведите пожалуйста пример. Имеются две большие группы шифров: шифры перестановки и шифры замены. А почему нет шифров удаления? Типо каждый пятый символ шифруемого файла удаляется. Или я снова что то не понял и написанное мной это всего лишь правило.
Насчет шифра удаления. Он ведь не обратимый получается. Если удалить каждый второй символ, если он окажется К, то как потом понять был там К или нет. Никак.
Не даром при объяснении в статье все выражено математическими формулами. Предположим нам надо шифровать числа и алгоритм шифрования заключается просто в умножении этих чисел на какое то число. А ключ шифрования, как и показано в формулах это просто параметр функции шифрования, т.е. то самое число на которое надо умножать.
1 ответ 1
Шифрование - это обратимое преобразование информации. Преобразование производиться по определенному алгоритму (алгоритм шифрования). Так же существует алгоритм (алгоритм дешифрования), который позволяет восстановить оригинальную информацию из зашифрованной.
Если алгоритм не меняется, то надежность шифра зависит только от секретности алгоритма. Как только алгоритм попадет к другому человеку он сможет расшифровать всю зашифрованную информацию.
Ключ - это параметр, который позволяет "модифицировать" алгоритм шифрования. Для дешифрования надо знать не только алгоритм, но и ключ.
Для простоты можно представлять алгоритм шифрования в виде функции с двумя параметрами - ключ и открытый текст. E(ключ, информация) = зашифрованная информация
Поскольку сейчас часто используются открытые алгоритмы шифрования, то секретность шифра зависит не от алгоритма, а от ключа.
Так же существуют алгоритмы, которые имеют разные ключи для шифрования и дешифрования. Например, алгоритм шифрования шифрования RSA.
Другим известным подстановочными шифром является шифр из произведения Пляшущие человечки. Каждой букве в нем соответсвует рисунок человечка.
Так же подстановочными шифрами без ключа можно считать:
Еще одним примером перестановочного шифра является Решётка Кардано. Это листок бумаги с прорезями в определенных местах. Решетка накладывается на лист бумаги и в прорези пишут буквы (слова), потом решетку убирают и пустые места заполняют "мусором".
Шифра удаления не может быть, так как удаление - это необратимое преобразование.
В современном обществе успех любого вида деятельности сильно зависит от обладания определенными сведениями (информацией) и от отсутствия их (ее) у конкурентов. Чем сильней проявляется указанный эффект, тем больше потенциальные убытки от злоупотреблений в информационной сфере и тем больше потребность в защите информации. Одним словом, возникновение индустрии обработки информации привело к возникновению индустрии средств ее защиты и к актуализации самой проблемы защиты информации, проблемы информационной безопасности.
Введем некоторые основные понятия кодирования и шифрования.
Код – правило соответствия набора знаков одного множества Х знакам другого множества Y. Если каждому символу Х при кодировании соответствует отдельный знак Y, то это кодирование. Если для каждого символа из Y однозначно отыщется по некоторому правилу его прообраз в X, то это правило называется декодированием.
Кодирование – процесс преобразования букв (слов) алфавита Х в буквы (слова) алфавита Y.
Пример. Если каждый цвет кодировать двумя битами, то можно закодировать не более 2 2 = 4 цветов, тремя – 2 3 = 8 цветов, восемью битами (байтом) – 256 цветов.
Если k – ключ, то можно записать f(k(A)) = B. Для каждого ключа k, преобразование f(k) должно быть обратимым, то есть f(k(B)) = A. Совокупность преобразования f(k) и соответствия множества k называется шифром.
Имеются две большие группы шифров: шифры перестановки и шифры замены.
Пример. Один из лучших примеров алгоритма шифрования – принятый в 1977 году Национальным бюро стандартов США алгоритм стандарта шифрования данных DES (Data Encrypted Standard). Исследования алгоритма специалистами показали, что пока нет уязвимых мест, на основе которых можно было бы предложить метод криптоанализа, существенно лучший, чем полный перебор ключей. В июле 1991 года введен в действие аналогичный отечественный криптоалгоритм (стандарта ГОСТ 28147-89), который превосходит DES по надежности.
Криптогpафическая система – семейство Х преобразований открытых текстов. Члены этого семейства индексируются, обозначаются символом k; параметр k является ключом. Множество ключей K – это набор возможных значений ключа k. Обычно ключ представляет собой последовательный ряд букв алфавита.
Открытый текст обычно имеет произвольную длину. Если текст большой и не может быть обработан шифратором (компьютером) целиком, то он разбивается на блоки фиксированной длины, а каждый блок шифруется отдельно, независимо от его положения во входной последовательности. Такие криптосистемы называются системами блочного шифрования.
Криптосистемы разделяются на симметричные с открытым ключом и системы электронной подписи.
В симметричных криптосистемах, как для шифрования, так и для дешифрования, используется один и тот же ключ.
Криптография изучает, кроме криптосистем (симметричных, с открытым ключом, электронной подписи), еще и системы управления ключами.
Системы управления ключами – это информационные системы, целью которых является составление и распределение ключей между пользователями информационной системы.
Разработка ключевой, парольной информации является типовой задачей администратора безопасности системы. Ключ может быть сгенерирован как массив нужного размера статистически независимых и равновероятно распределенных на двоичном множестве элементов.
Пример. Для таких целей можно использовать программу, которая вырабатывает ключ по принципу "электронной рулетки". Когда число пользователей, то есть объем необходимой ключевой информации, очень большой, используют чаще аппаратные датчики случайных (псевдослучайных) чисел. Пароли также необходимо менять. Например, известный вирус Морриса пытается войти в систему, последовательно пробуя пароли из своего внутреннего эвристически составленного списка в несколько сотен процедур, имитирующих "сочинение" паролей человеком.
Пароли должен генерировать и раздавать пользователям системный администратор по безопасности, исходя из основного принципа: обеспечения равной вероятности появления каждого из символов алфавита в пароле.
В процессе шифрования, чтобы ключ был использован полностью, необходимо многократно выполнять процедуру кодировки с различными элементами. Базовые циклы заключаются в многократном применении разных элементов ключа и отличаются друг от друга только числом повторения и порядком использования ключевых элементов.
Пример. В банковских системах первоначальный обмен ключами между клиентом и банком осуществляется на магнитных носителях без передачи ключей через открытые компьютерные сети. Секретный ключ клиента хранится на сервере сертификации банка и закрыт для доступа. Для осуществления всех операций с ЭЦП на компьютер клиента устанавливается программное обеспечение, которое предоставляет банк, а все необходимые данные для клиента – открытый, закрытый ключ, логин, пароль и др. — обычно хранятся на отдельной дискете или на специальном устройстве, подключаемом к компьютеру клиента.
Пример. В российских шифрах часто используется 256-битовый ключ, а объем ключевого пространства составляет 2 256 . Ни на одном реально существующем или возможном в недалеком будущем компьютере нельзя подобрать ключ (полным перебором) за время, меньшее многих сотен лет. Российский криптоалгоритм проектировался с большим запасом надежности, стойкости.
Информационная безопасность информационной системы – защищенность информации, обрабатываемой компьютерной системой, от внутренних (внутрисистемных) или внешних угроз, то есть состояние защищенности информационных ресурсов системы, обеспечивающее устойчивое функционирование, целостность и эволюцию системы. К защищаемой информации (информационным ресурсам системы) относятся электронные документы и спецификации, программное обеспечение, структуры и базы данных и др.
Оценка безопасности компьютерных систем базируется на различных классах защиты систем:
класс систем минимальной защищенности (класс D);
класс систем с защитой по усмотрению пользователя (класс C);
класс систем с обязательной защитой (класс B);
класс систем с гарантированной защитой (класс A).
Эти классы имеют и подклассы, но мы их не будем здесь детализировать.
Основными типами средств воздействия на компьютерные сети и системы являются компьютерные вирусы, логические бомбы и мины (закладки, жучки), внедрение в информационный обмен.
Пример. Многократно разославшая свой код в 2000 году вирусная программа в Интернете могла при открытии приложения к тексту письма с интригующим заголовком (ILoveYou – ЯТебяЛюблю) рассылать свой код по всем адресам, зафиксированным в адресной книге данного получателя вируса, что приводило к веерному размножению вируса по Интернету, ибо адресная книга каждого пользователя может содержать десятки и сотни адресов.
Компьютерный вирус – специальная программа, которая составлена кем-то со злым умыслом или для демонстрации честолюбивых, в плохом смысле, интересов, способная к воспроизводству своего кода и к переходу от программы к программе (инфицирование). Вирус подобен инфекции, проникающей в кровяные тельца и путешествующей по всему организму человека. Перехватывая управление (прерывания), вирус подключается к работающей программе или к другим программам и затем дает команду компьютеру для записи зараженной версии программы, а затем возвращает управление программе, как ни в чем не бывало. Далее или сразу же этот вирус может заработать (перехватив управление от программы).
По мере появления новых компьютерных вирусов разработчики антивирусных программ пишут вакцину против нее – так называемую антивирусную программу, которая, анализируя файлы, может распознать в них скрытый код вируса и либо удалить этот код (вылечить), либо удалить зараженный файл. Базы антивирусных программ обновляются часто.
Пример. Известная антивирусная программа AVP лаборатории Касперского содержит в своей базе данные о нескольких десятках тысяч вирусах, вылечиваемых программой, и обновляется ежедневно.
Вирусы бывают следующих основных видов:
загрузочные – заражающие стартовые секторы дисков, где находится самая важная информация о структуре и файлах диска (служебные области диска, так называемые boot-сектора);
аппаратно-вредные – приводящие к нарушению работы, а то и вовсе к разрушению аппаратуры, например, к резонансному воздействию на винчестер, к "пробою" точки на экране дисплея;
программные – заражающие исполняемые файлы (например, exe-файлы с непосредственно запускаемыми программами);
полиморфные – которые претерпевают изменения (мутации) от заражения к заражению, от носителя к носителю;
стелс-вирусы – маскирующиеся, незаметные (не определяющие себя ни размером, ни прямым действием);
макровирусы – заражающие документы и шаблоны текстовых редакторов, используемые при их создании;
многоцелевые вирусы.
Особенно опасны вирусы в компьютерных сетях, так как они могут парализовать работу всей сети.
Вирусы могут проникать в сеть, например:
с внешних носителей информации (из копируемых файлов, с дискет);
через электронную почту (из присоединенных к письму файлов);
через Интернет (из загружаемых файлов).
Существуют различные методы и пакеты программ для борьбы с вирусами (антивирусные пакеты).
При выборе антивирусных средств необходимо придерживаться следующих простых принципов (аналогичных противогриппозной профилактике):
если используются в системе различные платформы, операционные среды, то антивирусный пакет должен поддерживать все эти платформы;
антивирусный пакет должен быть простым и понятным, дружественным в использовании, позволяющим выбирать опции однозначно и определенно на каждом шаге работы, иметь развитую систему понятных и информативных подсказок;
антивирусный пакет должен обнаруживать – скажем, с помощью различных эвристических процедур – новые неизвестные вирусы и иметь пополняемую и обновляемую регулярно базу данных о вирусах;
антивирусный пакет должен быть лицензионным, от надежного известного поставщика и производителя, который регулярно обновляет базу данных, а сам поставщик должен иметь свой антивирусный центр – сервер, откуда можно получить необходимую срочную помощь, информацию.
Пример. Исследования свидетельствуют, что, если половина компьютеров в мире будет иметь постоянную, эффективную антивирусную защиту, то компьютерные вирусы лишатся возможности размножаться.
В наш век интернет-технологий, когда мы доверяем все свои данные интернет-сервисам, нужно знать и понимать, как они их хранят и обрабатывают.
Важные аспекты в хранении данных, будь то на внешних серверах или домашнем компьютере, – это прежде всего кодирования и шифрование. Но чем они отличаются друг от друга? Давайте разбираться!
Ни для кого не секрет, что компьютер может хранить информацию, но он не может хранить её в привычной для нас форме: мы не сможем просто так написать на флешки реферат, не можем нарисовать на жестком диске картинку так, чтобы её мог распознать компьютер. Для этого информацию нужно преобразовать в язык понятный компьютеру, и именно этот процесс называется кодированием. Когда мы нажимаем на кнопку на клавиатуре мы передаем код символа, который может распознать компьютер, а не сам символ.
Определения и различия
Кодирование – процесс преобразования доступной нам информации в информацию понятную компьютерную.
Шифрование – процесс изменения информации таким образом, чтобы её смогли получить только нужные пользователи.
Шифрование применялось и задолго до создания компьютеров и информатики как таковой. Но зачем? Цели её применения можно было понять из определения, но я опишу их ещё раз более подробно. Главные цели шифрования это:
конфиденциальность – данные скрыты от посторонних
целостность – предотвращение изменения информации
идентифицируемость – возможность определить отправителя данных и невозможность их отправки без отправителя
Оценить стойкость шифра можно с помощью криптографической стойкости.
Криптографическая стойкость – это свойство шифра противостоять криптоанализу, изучению и дешифровки шифра.
Криптостойкость шифра делится на две основные системы: абсолютно стойкие системы и достаточно стойкие системы.
Абсолютно стойкие системы – системы не подверженные криптоанализу. Основные критерии абсолютно стойких систем:
Генерация ключей независима
К сожалению, такие системы не удобны в своём использовании: появляется передача излишней информации, которая требует мощных и сложных устройств. Поэтому на деле применяются достаточно стойкие системы.
Достаточно стойкие системы – системы не могут обеспечить полную защиту данных, но гораздо удобнее абсолютно стойких. Надежность таких систем зависит от возможностей крипто аналитика:
Времени и вычислительных способностей
А также от вычислительной сложности шифра.
Вычислительная сложность – совокупность времени работы шифрующей функции, объема входных данных и количества используемой памяти. Чем она больше, тем сложнее дешифровать шифр.
История шифрования
Шифрование берет своё начало ещё из древних времен. Примерно 1300 лет до нашей эры был создан один из первых методов шифрования – Атбаш. Принцип шифрования заключается в простой подставке символов по формуле:, где:
n – количество символов в алфавите
i – порядковый номер символа.
С тех самых пор шифрование активно развивалось вместе с развитием нашей цивилизации
Первым делом выбирается два случайный простых числа, которые перемножаются друг на друга – именно это и есть открытый ключ.
К слову: Простые числа — это те числа, которые могут делиться без остатка либо на 1, либо на себя.
Функция Эйлера – количество натуральных чисел, меньших чем само число и, которые будут являть взаимно простыми числами с самим числом.
Возможно, звучит непонятно, но давайте это разберем на небольшом примере:
φ (26) [фи от двадцати шести] = какому-то числу чисел, которое всегда будет меньше 26, а сами числа должны иметь только один общий делитель единицу с 26.
1 – подходит всегда, идем дальше;
2 – делится и на 2, и на 1, как и число 26, - не подходит;
3 – делится и на 3, и на 1, а вот число 26 не делится на 3, - подходит;
4 – имеет общие делители 2 и 1 с 26 - не подходит;
5 – только на 1 - подходит;
6 – на 2 и 1 - не подходит;
7 – только на 1 – подходит;
и так далее до 25.
Общее количество таких чисел будет равно 12. А найти это число можно по формуле: φ(n*k) = (n-1)(k-1) в нашем случае 26 можно представить как 2 * 13, тогда получим φ(26) = φ(2 * 13) = (2-1)*(13-1) = 1 * 12 = 12
Теперь, когда мы знаем, что такое функция Эйлера и умеем её вычислять найдем её для нашего открытого ключа – φ(2899) = φ(223 * 13) =(223 – 1)*(13-1) = 222 * 12 = 2664
Открытая экспонента – это любое простое число, которое не делится на функцию Эйлера. Для примера возьмем 13. 13 не делится нацело на число 2664. Вообще открытую экспоненту лучше выбирать по возрастанию простым перебором, а не просто брать случайную. Так для нашего примера разумнее было бы взять число 5, но давайте рассмотрим на примере 13
Следующий шаг – закрытая экспонента. Вычисляется она банальным перебором по этому равенству: d * e mod φ(n) = 1 , где
φ(n) - функция Эйлера
e – открытая экспонента
mod – остаток отделения
а число d, которое и является закрытой экспонентой, мы должны подобрать перебором, либо попытаться выразить через формулу d = ceil(φ(n) / e) , где ceil – округление в большую сторону.
В обоих случаях у нас получится число 205
T – шифруемый текст
e – открытая экспонента
n – открытый ключ
mod – остаток от деления
92 ^ 13 mod 2899 = 235 . Именно число 235 он нам и отправит.
С – зашифрованный текст
d – закрытая экспонента
n – открытый ключ
mod – остаток от деления
235 ^ 205 mod 2899 = 92.
Но ничто в мире не идеально, в том числе и этот метод.
Его первый недостаток – это подборка пары чисел для открытого ключа. Нам нужно не просто сгенерировать случайно число, но ещё и проверить на то простое ли оно. На сегодняшний нет методов, которые позволяют делать это сверх быстро.
Третий недостаток – подбор и перебор чисел для экспонент.
Четвертый – длина ключей. Чем больше длина, тем медленнее идет процесс декодирования, поэтому разработчики пытаются использовать наименьшие по длиннее ключи и экспоненты. Даже я акцентировал на это внимание, когда говорил, что лучше взять число 5, вместо 13 для открытой экспоненты. Именно из-за этого и происходит большая часть взломов и утечек данных
Но не стоит печалиться, ведь как я и говорил: криптография и шифрование развивается вместе с развитием цивилизации. Поэтому довольно скоро все мы будем шифровать свои данные с помощью Квантового шифрование.
Этот метод основывается на принципе квантовой суперпозиции – элементарная частица может сразу находится в нескольких положениях, иметь разную энергию или разное направление вращения одновременно. По такому принципу и работает передача ключей шифрования по протоколу BB-84.
Вернемся к нашему ключу 101001011. Мы случайным образом выбираем направление – обычное или диагональное. Для удобства присвоим обычному номер 1, а диагональному 2.
Давайте отправим ключ – 1(1), 0(2), 1(1), 0(1), 0(1), 1(2), 0(2), 1(1), 1(2). Теперь человеку, которому мы отправляем ключ, нужно точно так же, совершенно случайно, выбрать случайное направление.
Допустим он выбрал направления: 221111212. Поскольку есть всего 2 плоскости отправки: 1 и 2, они же называются: канонический и диагональный базис, то шанс того, что он выбрал правильные направления 50%.
А что, если кто-то перехватит отправку кода? Тогда ему придется точно также подбирать случайным образом базисы, что добавит ещё 25% погрешности при получении кода человеку, которому мы изначально и отправили его. Чтобы проверить это, после отсеивания мы, как отправитель, должны проверить сколько процентов кода оказалось не верным. В нашем 1 случае это (9 – 7)/9 * 100% = 22% , если это число будет больше 50%, то мы начнем повторную отправку ключей, до тех пор, пока погрешность не будет меньше 50%
Заключение
Причитав и разобрав эту статью, мы с вами узнали, чем отличается кодирование от шифрования, их историю с будущим, узнали каким должен быть идеальный шифр и немного поговорили про крипто анализ. Уже с этими знаниями, которые были предоставлены в этой статье, можно спокойно идти и делать какую-нибудь систему авторизации или пытаться взломать какой-то сайт, главное не перебарщивать.
Читайте также: