4. Основные свойства криптосистемы. Классификация атак на криптосистему с секретным ключом.

Требования к устойчивости криптосистем:

• Стойкость должна достигаться на любом ключе

• Число операций, необходимых для определения использованного ключа шифрования по фрагменту шифрованного сообщения и соответствующего ему открытого текста, должно быть не меньше общего числа возможных ключей;

• Знание алгоритма шифрования не должно влиять на надежность защиты;

• Незначительное изменение ключа должно приводить к существенному изменению вида зашифрованного сообщения даже при использовании одного и того же ключа;

Атаки на криптосистемы с секретным ключом:

Атака с известным шифртекстом . Самая слабая из всех возможных атак. Предполагается, что противник знает криптосистему, т. е., алгоритмы шифрования и дешифрования, но не знает секретный ключ. Кроме этого, ему известен лишь набор перехваченных криптограмм.

Атака с известным открытым текстом. То же, что предыдущая, но противник получает в свое распоряжение еще некоторый набор криптограмм и соответствующих им открытых текстов.

Простая атака с выбором открытого текста . Предполагается, что противник имеет возможность выбрать необходимое количество открытых текстов и получить их криптограммы. При этом все открытые тексты должны быть выбраны заранее, т. е., до получения первой криптограммы.

Адаптивная атака с выбором открытого текста. То же, что предыдущая, но, выбирая очередной открытый текст, противник уже знает криптограммы всех предыдущих.

Простая атака с выбором шифртекста. Противник имеет возможность выбрать необходимое количество криптограмм и получить соответствующие им открытые тексты. При этом все криптограммы должны быть выбраны заранее, т. е., до получения первого открытого текста.

Адаптивная атака с выбором шифртекста. То же, что предыдущая, но, выбирая очередную криптограмму, противник уже знает открытые тексты, соответствующие всем предыдущим.

Атака с выбором текста. Противник имеет возможность выбирать как криптограммы (и дешифровать их), так и открытые тексты (и шифровать их).

Атака с выбором текста является самой сильной из всех известных атак на криптосистемы.

5. Традиционная криптография и криптография с открытым ключом: область использования, достоинства и недостатки. Требования, предьявляемые к алгоритмам шифрованияя.

Традиционная криптография (симметричное шифрование) способ шифрования, в котором для шифрования и расшифровывания применяется один и тот же криптографический ключ.

Область использования:

• AES (англ. Advanced Encryption Standard) - американский стандарт шифрования

• ГОСТ 28147-89 — отечественный стандарт шифрования данных

• DES (англ. Data Encryption Standard) - стандарт шифрования данных в США

Достоинства

• скорость

• простота реализации

• меньшая требуемая длина ключа для сопоставимой стойкости

• изученность

Недостатки

• сложность управления ключами в большой сети. Означает квадратичное возрастание числа пар ключей, которые надо генерировать, передавать, хранить и уничтожать в сети.

• сложность обмена ключами. Для применения необходимо решить проблему надёжной передачи ключей каждому абоненту, так как нужен секретный канал для передачи каждого ключа обеим сторонам.

• Важным свойством симметричных шифров является невозможность их использования для подтверждения авторства, так как ключ известен каждой стороне.

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.

Криптографическая система с открытым ключом (или асимметричное шифрование) — система шифрования и/или электронной цифровой подписи, при которой открытый ключ передаётся по открытому (то есть незащищённому) каналу и используется для проверки ЭЦП и для шифрования сообщения. Для генерации ЭЦП и для расшифровки сообщения используется секретный ключ. Криптографические системы с открытым ключом в настоящее время широко применяются в различных сетевых протоколах, в частности, в протоколах TLS и его предшественнике SSL (лежащих в основе HTTPS), в SSH. Также используется в PGP, S/MIME.

Преимущества

Преимущества асимметричных шифров перед симметричными:

• Не нужно предварительно передавать секретный ключ по надёжному каналу.

• Только одной стороне известен ключ шифрования, который нужно держать в секрете (в симметричной криптографии такой ключ известен обеим сторонам и должен держаться в секрете обеими).

• Пару можно не менять значительное время (при симметричном шифровании необходимо обновлять ключ после каждого факта передачи).

• В больших сетях число ключей в асимметричной криптосистеме значительно меньше, чем в симметричной.

Недостатки

Недостатки алгоритма несимметричного шифрования в сравнении с симметричным:

• В алгоритм сложнее внести изменения.

• Хотя сообщения надежно шифруются, но получатель и отправитель самим фактом пересылки шифрованного сообщения «засвечиваются».

• Более длинные ключи.

• Шифрование-расшифрование с использованием пары ключей проходит на два-три порядка медленнее, чем шифрование-расшифрование того же текста симметричным алгоритмом.

• Требуются существенно бо́льшие вычислительные ресурсы, поэтому на практике асимметричные криптосистемы используются в сочетании с другими алгоритмами:

• Для ЭЦП сообщение предварительно подвергается хешированию, а с помощью асимметричного ключа подписывается лишь относительно небольшой результат хеш-функции.

• Для шифрования они используются в форме гибридных криптосистем, где большие объёмы данных шифруются симметричным шифром на сеансовом ключе, а с помощью асимметричного шифра передаётся только сам сеансовый ключ.