5.2.2 Электронная цифровая подпись

Электронная цифровая подпись - реквизит электронного документа, предназначенный для защиты данного электронного документа от подделки, полученный в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа электронной цифровой подписи и позволяющий идентифицировать владельца сертификата ключа подписи, а также установить отсутствие искажения информации в электронном документе.

Требуемые свойства электронной подписи:

• достоверность;

• неподдельность;

• невозможностью повторного использо­вания;

• невозможностью модификации подписанного документа;

• невозможностью отказа от подписи.

Во многих странах мира широко применяется цифровая подпись на осно­вании принятых законов, регламенти­рующих механизмы ее формирования и использования, и собственных стандартов ал­горитмов электронно-цифровой подписи:

• национальный украинский стандарт ДСТУ-4145-2002,

• RSA (Rivest - Shamir - Adleman),

• федеральный стандарт США с 1993 го­да DSA (Digital Signature Algorithm),

• российский стандарт ГОСТ Р34.10-94, действовавший до 1 июля 2002 г. и но­вый российский стандарт ГОСТ Р34.10-2001.

Алгоритмы криптографическо­го закрытия информации:

Существуют два основ­ных типа алгоритмов криптографическо­го закрытия информации:

• симметриче­ские (системы с секретным ключом);

• асимметрические (системы с открытым или публичным и закрытым ключами).

В их основе лежат сложно решаемые математические за­дачи, т.е. такие, для которых в настоя­щее время не известны алгоритмы ре­шения, отличные от полного перебора вариантов. К наиболее известным сим­метрическим системам относятся DES (стандарт США до 2000 г.), ГОСТ-28147-89 (стандарт, действующий в ряде стран СНГ), а к асимметрическим - RSA.

Большинство алгоритмов цифровой подписи представляет собой асимметрические системы и основаны на так на­зываемых однонаправленных функци­ях.

При этом оп­ределяется процедура преобразования информации D, которую помещают в общедоступный справочник или другим образом открывают для общего доступа, т.е. она является публичной. Данная процедура используется пользователем, получившим подписанное электронно-цифровой подписью y=E(x) сообщение x, для проверки подписи. Оригинальная процедура E, с помощью которой была сформирована подпись, отправителем держится в секрете. Публичная проце­дура D и секретная процедура E удов­летворяют следующему условию: для любого сообщения x D(E(x))= x -получение D из E трудноразрешимая задача.

При реализации схем цифровой под­писи вообще говоря не требуется вос­становление исходного документа x по у и часто такой документ x заменяют его хеш-функцией h(x), которая обладает рядом свойств, важнейшее из которых -малая вероятность «коллизий» (т.е. практическая невозможность создания двух различных документов с одинако­вым значением хеш-функции).

Описание алгоритма RSA

RSA - криптографическая система с открытым ключом, разработанная в 1977 году Ривестом (R. Rivest), Шамиром (A.Shamir) и Адлеманом (L. Adleman), за­главные буквы фамилий которых и со­ставили ставшую именем алгоритма аб­бревиатуру.

Работает следующим образом. Берутся два достаточно боль­ших (не менее 60 десятичных знаков) простых числа p и q, и вычисляется их произведение n = pq. Далее выбирает­ся число e (экспонента шифрования), удовлетворяющее условию: 1< e < (p -1)(q - 1) и e не имеет общих делителей, кроме 1, с числом (p - 1)(q - 1).

Затем вычисляется число d (экспо­нента расшифрования) таким образом, что (ed - 1) делится на (p - 1)(q - 1) без остатка. Пара чисел (n, e) - объявляется от­крытым ключом, a d становится секрет­ным ключом. Делители p и q можно либо уничтожить, либо сохранить вместе с секретным ключом.

В качестве исходных текстов х берут­ся натуральные числа, удовлетворяю­щие неравенству 1<=х<=п-1. Шифрова­ние заключается в вычислении остатка от деления на n числа X^е В результате получаем число y, являющееся шифртекстом. Расшифрование осуществляется применением к числу y такого же алго­ритма с заменой экспоненты шифрова­ния е на экспоненту расшифрования d.

Стойкость этой криптографической системы определяется сложностью за­дачи разложения больших чисел на простые множители. До сих пор неиз­вестны эффективные алгоритмы реше­ния этой задачи, что и обеспечивает вы­сокую практическую стойкость системы RSA.

Собственно цифровая подпись на основе системы RSA может быть органи­зована так. Абонент А, составляющий электронный документ х для пересылки его абоненту Б, шифрует х с помощью секретного ключа d, полу­чая таким образом шифртекст y. Затем он пересылает пару (x, y) абоненту Б. Абонент Б расшифровывает y с помо­щью открытого ключа (n,e) абонента А и сравнивает полученный результат с x. Если они равны, абонент Б убеждается в том, что документ отправлен абонен­том А, а сам абонент А не может отка­заться от авторства, т.к. его секретный ключ соответствует известному публич­ному ключу и подбор секретного ключа по открытому практически невозможен.

Распределение ключей

В зависимости от функцио­нальности системы, ее масштабов и особенностей применяются различные схемы распределения ключей: от лично­го обмена ключами без посредников и контролирующих органов, до создания сложной многоуровневой инфраструкту­ры открытых ключей (public key infrastructure— PKI), которая включает в себя центры генерации и распределе­ния ключей и другие органы регулирова­ния.

Иногда функции центра распреде­ления ключей рассредоточены по не­скольким локальным центрам. Аутентификация пользователя и про­верка достоверности документа в систе­мах с открытым ключом может происхо­дить не только на стороне абонента, но и в центре распределения ключей по за­просу пользователя, не имеющего от­крытого ключа абонента, от которого он получил сообщение. Абонентом форми­руется запрос, содержащий документ и цифровую подпись, который обрабаты­вается в этом центре, где из базы дан­ных открытых ключей пользователей системы берется необходимый ключ для проверки.

Для верификации открытого ключа используются электронные сертификаты. Электронный сертификат представляет собой цифровой документ, который связывает открытый ключ с определенным пользователем или приложением. Для заверения электронного сертификата используется электронная цифровая подпись доверенного центра — ЦС (Центра Сертификации).