Терминология

Криптографические методы защиты информации являются предметом исследования современной криптологии, включающей в себя два основных раздела, цели которых прямо противоположны:

• криптография, наука изучающая способы преобразования (шифрования) информации с целью ее защиты от незаконных пользователей (противника);

• криптоанализ, наука (и практика ее применения) о методах и способах вскрытия шифров.

Стенография – набор средств и методов скрытия факта передачи сообщения.

Стенография скрывает сам факт передачи сообщения, а криптография считает, что сообщение (в шифрованном виде) доступно незаконному пользователю, но он не может извлечь из этого сообщения защищаемую информацию.

Комплексное использование стенографии и шифрования многократно повышает сложность решения задачи обнаружения и раскрытия конфиденциальности информации.

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

Алфавит – конечное множество используемых для шифрования информации символов.

Например, русский алфавит содержит 33 буквы от А до Я ( 32 буквы, исключаем Ë и добавляем пробел) –

Алфавит арабских цифр – это символы 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Этот алфавит содержит 10 знаков и с его помощью можно записать любое натуральное число – .

Любое сообщение может быть записано также с помощью двоичного алфавита, то есть с использованием только нулей и единиц – .

Текст (сообщение) – упорядоченный набор из элементов алфавита.

Исходное сообщение называют открытым текстом (plaintext).

Открытый текст – это незасекреченная (незашифрованная) информация, предназначенная для передачи каналом связи.

Сообщение, полученное после преобразования с использованием любого шифра, называется шифртекстом (закрытым текстом, криптограммой, ciphertext).

Шифр – способ, метод преобразования информации с целью ее защиты от незаконного пользователей.

Шифр – совокупность обратимых преобразований множества возможных открытых данных на множество зашифрованных данных, задаваемых ключом и алгоритмом криптографического преобразования (криптоалгоритмом).

Ключ – сменный элемент шифра, который применен для шифрования конкретного сообщения.

Ключ – конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного преобразования из совокупности всевозможных для данного алгоритма преобразований.

Обычно ключ представляет собой последовательный ряд символов алфавита.

Следует отличать понятия «ключ» и «пароль».

Пароль также является секретной последовательностью символов алфавита, однако используется не для шифрования (как ключ), а для аутентификации субъектов.

Алгоритм криптографический – алгоритм, реализующий вычисление одной из функций криптографических.

Функция криптографическая – функция необходимая для реализации криптографической системы.

Криптографическая система, или шифрсистема, – представляет собой семейство обратимых преобразований открытого текста в шифрованный.

Шифрование (зашифрование, enciphering) – процесс применения шифра к защищаемой информации, т.е. преобразование открытого текста в шифрованное сообщение (шифртекст) с помощью определенных правил, содержащихся в шифре.

Дешифрование (расшифрование, deciphering) – процесс преобразования зашифрованных данных (шифртекста) в открытый текст с помощью определенных правил, содержащихся в шифре.

Вскрытие (взламывание) шифра – процесс преобразования закрытых данных в открытые при неизвестном ключе и/или неизвестном алгоритме.

Методы кодирования направлены не на то, чтобы сокрыть открытое сообщение, а на то, чтобы подать его в более удобном виде для передачи средствами связи, для уменьшения длины сообщения, уменьшения избыточности, повышения пропускной способности канала.

Кодирование это представление информации в виде символов алфавита.

Пространство открытых текстов PT – множество всевозможных исходных сообщений pt (plaintext). (Для сообщений используется также обозначение m (message))

Пространство ключей K – набор возможных значений ключа.

Каждый ключ kK определяет некоторую подстановку (алгоритм шифрования) E_k (enciphering, encryption) на пространстве PT и обратное преобразование (дешифрование) D_k (deciphering, decryption)

Пространство шифртекстов СT – состоит из всех шифртекстов ct (ciphertext). Используется также обозначение с.

Криптосистема состоит из пространства ключей, пространства открытых текстов, пространства шифртекстов, алгоритмов шифрования и дешифрования.

Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию без знания ключа (стойкость к взламыванию).

ПРИНЦИПЫ КРИПТОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

Основными задачами защиты пользовательской информации являются:

• обеспечение конфиденциальности информации;

• • обеспечение целостности информации;

• • обеспечение достоверности информации;

• • обеспечение оперативности доступа к информации;

• • обеспечение юридической значимости информации, представленной о виде электронного документа;

• • обеспечение неотслеживаемости действий клиента.

Основу обеспечения информационной безопасности компьютерных системах составляют криптографические методы и средства защиты информации.

Криптографические алгоритмы должны обеспечивать:

1. Конфиденциальность – свойство информации быть доступной только ограниченному кругу пользователей информационной системы, в которой циркулирует данная информация.

2. Целостность – свойство информации или программного обеспечения сохранять свою структуру и/или содержание в процессе передачи и/или хранения.

Аутентичность информации – подлинность авторства и целостности.

Аутентификация источника данных – проверка и подтверждение того, что набор данных (сообщение, документ) был создан именно заявленным источником. Предполагает проверку целостности.

3. Неотслеживаемость – свойство, означающее невозможность получения противником и/или нарушителем сведений о действиях участников (протокола)

4. Криптостойкость

Основателем криптографии является Клод Шеннон. Он рассмотрел обобщенную модель криптографической системы:

1. Источник сообщений (отправитель) генерирует из алфавита A сообщение (открытый текст) М, который должен быть передан законному получателю по незащищенному каналу связи.

2. Источник ключей генерирует ключ К.

3. Шифратор производи шифрование , т.е преобразовывает открытый текст М с помощью ключа К в шифртекст С.

Производится преобразование С=f(M, K) или

где f либо Е – функция шифрования.

4. Отправитель отправляет шифртекст получателю

5. Законный получатель, приняв шифртекс С проводит дешифрование и получает исходное сообщение в виде открытого текста М.

Производится преобразование M=f(C, K) либо

где f либо D – функция дешифрования.

6. За каналом следит перехватчик целью перехватить, раскрыть либо изменить передаваемое сообщение.

(См. рис_мод_сист)

Преобразование выбирается из семейства криптографических преобразований, называемых криптоалгоритмами.

Любая попытка со стороны перехватчика расшифровать шифртекст С для получения открытого текста М или зашифровать свой собственный текст М' для получения правдоподобного шифртекста С, не имея подлинного ключа, называется криптоаналитической атакой.

Под атакой на шифр – это процесс расшифрования закрытой информации без знания ключа и, возможно, при отсутствии сведений об алгоритме.

Если предпринятые криптоаналитические атаки не достигают поставленной цели и криптоаналитик не может, не имея подлинного ключа, вывести М из С или С из М', то полагают, что такая криптосистема является криптостойкой.

Правило Кирхгофа гласит, что стойкость шифра (криптосистемы) обеспечивается секретностью ключа, а не секретностью алгоритма шифрования.

Иными словами, правило Керкхоффса состоит в том, что весь алгоритм шифрования, кроме значения секретного ключа, известен криптоаналитику противника.

Такой подход отражает очень важный принцип технологии защиты информации: защищенность системы не должна зависеть от секретности чего-либо такого, что невозможно быстро изменить в случае утечки секретной информации.

Стойкость криптографического алгоритма необходимо рассматривать относительно пары «атака-цель», где под целью противника понимается планируемая угроза.