- •Информационная безопасность Криптографические методы защиты информации
- •Содержание
- •Глава 1. Основы криптографии……………………………………….5
- •Глава 2. Обзор криптографических методов…………………………9
- •Глава 3. Электронная цифровая подпись…………………………...45
- •Глава 4. Проблемы и перспективы криптографических систем ..83
- •Глава 1.
- •1.1. Терминология
- •Классификация криптографических методов
- •1.2. Требования к криптосистемам
- •Глава 2 обзор криптографических методов
- •2.1. Симметричные системы шифрования
- •2.1.1. Блочные шифры
- •Симметричные блочные шифры
- •Методы перестановки
- •Методы замены (подстановки)
- •Шифрование методом простой замены
- •Оценки вероятностей появления букв русского языка и пробела
- •Механизм шифрования заменой
- •Ключ шифрования
- •Механизм дешифрования
- •Механизм шифрования методом Цезаря
- •2.1.2. Потоковые шифры
- •Методы гаммирования
- •Лабораторная работа. Простейшие криптографические системы
- •Асимметричные системы шифрования
- •2.3.1. Алгоритм rsa
- •Полная таблица зашифрования
- •2.4. Сравнение симметричных и асимметричных систем шифрования
- •2.5. Лабораторная работа. Асимметричные методы шифрования данных
- •Глава 3. Электронная цифровая подпись
- •Проверка подлинности информации
- •3.1.1. Подпись документов при помощи симметричных криптосистем
- •3.1.2. Подпись документов при помощи криптосистем с открытыми ключами
- •3.2. Стандарты.
- •3.3. Атаки на цифровую подпись
- •3.4. Пакет pgp
- •3.5. Pgp: концепция безопасности и уязвимые места
- •Асимметричные криптографические алгоритмы
- •3.6. Лабораторная работа. Программные средства защиты
- •3.7. Лабораторная работа. Способы защиты электронной почты
- •Глава 4. Проблемы и перспективы криптографических систем
- •4.1. Шифрование больших сообщений и потоков данных
- •4.2. Использование блуждающих ключей
- •4.3. Шифрование, кодирование и сжатие информации
- •Виды преобразований
- •4.4. Реализация алгоритмов шифрования
- •Библиографический список
- •Информационная безопасность криптографические методы защиты информации
Глава 1.
ОСНОВЫ КРИПТОГРАФИИ
1.1. Терминология
Криптография — искусство и наука защиты сообщений. Криптография дает возможность преобразовать информацию таким образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа.
В качестве информации, подлежащей шифрованию и дешифрованию, будут рассматриваться открытые тексты, построенные на некотором алфавите. Под этими терминами понимается следующее.
Алфавит - конечное множество используемых для кодирования информации знаков.
Открытый текст – исходное сообщение, или упорядоченный набор из элементов алфавита.
В качестве примеров алфавитов, используемых в современных ИС можно привести следующие:
алфавит Z33 - 32 буквы русского алфавита и пробел;
алфавит Z256 - символы, входящие в стандартные коды ASCII и КОИ-8;
бинарный алфавит - Z2 = {0,1};
восьмеричный алфавит или шестнадцатеричный алфавит;
Шифрование - преобразовательный процесс: исходный текст, который носит также название открытого текста, заменяется шифрованным текстом.
Дешифрование - обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный.
Ключ - информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.
Криптографический алгоритм (шифр) — математическая функция, используемая для зашифрования и расшифрования.
Симметричный алгоритм — алгоритм, в котором ключ зашифрования может быть вычислен из ключа расшифрования, и наоборот.
Потоковый симметричный алгоритм — симметричный алгоритм, который обрабатывает текст побитово.
Блочный симметричный алгоритм — симметричный алгоритм, который обрабатывает группы битов открытого текста, называемые блоками.
Несимметричный алгоритм — алгоритм, в котором ключи зашифрования и расшифрования всегда разные и не могут быть вычислены один из другого. При этом ключ зашифрования является несекретным (открытым) ключом, а ключ расшифрования является секретным ключом. Текст может быть зашифрован с помощью открытого ключа любым источником, а расшифрован лишь приемником, знающим секретный ключ расшифрования.
Криптографическая система представляет собой семейство T преобразований открытого текста. Члены этого семейства индексируются, или обозначаются символом k; параметр k является ключом. Пространство ключей K - это набор возможных значений ключа. Обычно ключ представляет собой последовательный ряд букв алфавита.
Криптосистемы разделяются на симметричные и с открытым ключом.
В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ.
В системах с открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.
Термины распределение ключей и управление ключами относятся к процессам системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.
Электронной (цифровой) подписью называется присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование, которое позволяет при получении текста другим пользователем проверить авторство и подлинность сообщения.
Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию без знания ключа (т.е. криптоанализу). Имеется несколько показателей криптостойкости, среди которых:
количество всех возможных ключей;
среднее время, необходимое для криптоанализа.
Преобразование Fk определяется соответствующим алгоритмом и значением параметра k. Эффективность шифрования с целью защиты информации зависит от сохранения тайны ключа и криптостойкости шифра.