Контроль цілісності
Криптографічні методи дозволяють надійно контролювати цілісність як окремих порцій даних, так і їхніх наборів (таких як потік повідомлень); визначати дійсність джерела даних; гарантувати неможливість відмовитися від зроблених дій ("безвідмовність").
В основі криптографічного контролю цілісності лежать два поняття:
хеш-функція;
електронний цифровий підпис (ЕЦП).
Хеш-функція – це складнозворотнє перетворення даних (однобічна функція), реалізована, як правило, засобами симетричного шифрування зі зв'язуванням блоків. Результат шифрування останнього блоку (що залежить від усіх попередніх) і слугує результатом хеш-функції. Нехай є дані, цілісність яких потрібно перевірити, хеш-функція й раніше обчислений результат її застосування до вихідних даних (так званий дайджест). Позначимо хеш-функцію через h, вихідні дані – через Т, перевіряючі дані – через Т. Контроль цілісності даних зводиться до перевірки рівності h(T') = h(T). Якщо воно виконано, уважається, що Т = Т. Збіг дайджестів для різних даних називається колізією. У принципі, колізії, звичайно, можливі, оскільки потужність сукупності дайджестів є меншою, ніж потужність безлічі хешованих даних, однак те, що h є функція однобічна, означає, що за прийнятний час спеціально організувати колізію неможливо.
Розглянемо тепер застосування асиметричного шифрування для вироблення й перевірки електронного цифрового підпису. Нехай Е(Т) позначає результат шифрування тексту Т за допомогою відкритого ключа, a D(T) – результат розшифрування тексту Т (як правило шифрованого) за допомогою секретного ключа. Щоб асиметричний метод міг застосовуватися для реалізації ЕЦП, необхідно виконання тотожності
E(D(T)) = D(E(T)) = T
На рис. 13.5. показана процедура вироблення електронного цифрового підпису, що складає в шифруванні перетворенням D дайджесту h(T).
Рис. 13.5. Вироблення електронного цифрового підпису
Перевірка ЕЦП може бути реалізована так, як показано на рис. 9.6
Рис. 13.6. Перевірка електронного цифрового підпису
З рівності
E(S') = h(T')
витікає, що S' = D(h(T) (для доказу досить застосувати до обох частин перетворення D і викреслити в лівій частині тотожне перетворення D(E))). Таким чином, електронний цифровий підпис захищає цілісність повідомлення й засвідчує особистість відправника, тобто захищає цілісність джерела даних та є основою безвідмовності.
Цифрові сертифікати
При використанні асиметричних методів шифрування (і, зокрема, електронного цифрового підпису) необхідно мати гарантію дійсності пари (ім'я користувача, відкритий ключ користувача). Для вирішення цього завдання в специфікаціях Х.509 уводяться поняття цифрового сертифіката й центру, що засвідчує.
Центр, що засвідчує, – це компонент глобальної служби каталогів, відповідальний за керування криптографічними ключами користувачів. Відкриті ключі й інша інформація про користувачів зберігається центрами, що засвідчують, у вигляді цифрових сертифікатів, що мають наступну структуру:
порядковий номер сертифіката;
ідентифікатор алгоритму електронного підпису;
ім'я центру, що засвідчує;
строк придатності;
ім'я власника сертифіката (ім'я користувача, якому належить сертифікат);
відкриті ключі власника сертифіката (ключів може бути декілька);
ідентифікатори алгоритмів, асоційованих з відкритими ключами власника сертифіката;
електронний підпис, згенерований з використанням секретного ключа центру, що засвідчує (підписується результат хешування всієї інформації, що зберігається в сертифікаті).
Цифрові сертифікати мають наступні властивості:
будь-який користувач, що знає відкритий ключ центру, що засвідчує, може довідатися відкриті ключі інших клієнтів центру й перевірити цілісність сертифіката;
ніхто, крім центру, що засвідчує, не може модифікувати інформацію про користувача без порушення цілісності сертифіката.
У специфікаціях X.509 не описується конкретна процедура генерації криптографічних ключів і керування ними, однак даються деякі загальні рекомендації. Зокрема, обумовлюється, що пари ключів можуть породжуватися кожним з наступних способів.
ключі може генерувати сам користувач. У такому випадку секретний ключ не потрапляє в руки третіх осіб, однак потрібно вирішувати завдання безпечного зв'язку із центром, що засвідчує;
ключі генерує довірена особа. У такому випадку доводиться вирішувати завдання безпечної доставки секретного ключа власникові й надання довірених даних для створення сертифіката;
ключі генеруються центром, що засвідчує. У такому випадку залишається тільки завдання безпечної передачі ключів власникові.
Цифрові сертифікати у форматі Х.509 версії 3 стали не тільки форматним, але й фактичним стандартом, підтримуваним численними центрами, що засвідчують.