1.7. Основной объект криптографии

Основной объект криптографии можно представить схемой на рис. 1.1:

Рисунок 1.1. Основной объект криптографии

Здесь A и B – удаленные законные пользователи защищаемой информации. Они хотят обмениваться информацией по общедоступному каналу связи. П – незаконный пользователь (противник), который может перехватывать передаваемые по каналу связи сообщения и пытаться извлечь из них интересующую его информацию.

Криптография занимается методами преобразования информации, которые бы не позволили противнику извлечь ее из перехватываемых сообщений. При этом по каналу связи передается уже не сама защищаемая информация, а результат ее преобразования с помощью шифра, и для противника возникает задача вскрытия шифра.

Вскрытие (взламывание) шифра – процесс получения защищаемой информации (открытого текста) из шифрованного сообщения (шифртекста) без знания применения шифра.

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

Дешифрование – процесс, обратный шифрованию, т.е. преобразование шифрованного сообщения в защищаемую информацию с помощью определенных правил, содержащихся в шифре.

Помимо перехвата и вскрытия шифра противник может попытаться уничтожить или модифицировать защищаемую информацию в процессе ее передачи. Это уже совсем другой вид угроз для информации. Для защиты от таких угроз разрабатываются свои специфические методы.

В мире существует большое разнообразие видов защищаемой информации (документальная, телефонная, телевизионная, компьютерная). Каждый вид информации имеет свои специфические особенности, которые сильно влияют на выбор методов шифрования информации. Большое значение имеют объем и требуемая скорость передачи зашифрованной информации. Характер защищаемых секретов или тайн существенно влияет на выбор вида шифра, его параметров и стойкости. Необходимо также учитывать возможности противника. Поэтому, в силу того, что не существует единого, подходящего для всех случаев способа шифрования информации, приходится разрабатывать различные шифры, которые реализуются в различных типах шифрующих машин и устройств.

Итак, выбор криптографической системы зависит от особенностей информации, ее ценностей и возможностей владельцев по защите своей информации.

Среди многочисленных угроз для защищаемой информации криптография противостоит лишь некоторым. Поэтому естественно сочетать криптографию с мерами по защите информации от других угроз.

Нужно отметить, что обмен защищаемой информации происходит не только между двумя абонентами (законными пользователями), а в сети абонентов. При этом возникают новые задачи. Сети могут быть разных размеров: от единиц до тысяч абонентов. Тем не менее, основные понятия и идеи криптографии можно понять на примере описанного основного объекта криптографии.

Приведенную на рис 1.2 формальную схему можно также считать моделью типичной ситуации, в которой применяются криптографические методы защиты информации.

Рис. 1.2. Формальная схема

Обозначим открытый текст буквой Р (от английского слова plaintext). Это может быть текстовый файл, битовое изображение, оцифрованный звук — что угодно. Единственное ограничение связано с тем, что, поскольку, прел метом изложения является компьютерная криптография, под Р понимание;; исключительно двоичные данные.

Шифртекст обозначается буквой С (от английского слова ciphertext) и также представляет собой двоичные данные. Объем полученного шифртекста иногда совпадает с объемом соответствующего открытого текста, а иногда превышает его. После зашифрования преобразованный открытый текст может быть передан по каналам компьютерной сети или сохранен в памяти компьютера.

На вход функции шифрования Е подается Р, чтобы на выходе получить С.

В обозначениях, принятых в математике, это записывается как:

Е(Р) = C

При обратном преобразовании шифртекста в открытый текст на вход функции расшифрования D поступает С, а на выходе получается Р:

D(C) = М

Поскольку смысл любого криптографического преобразования открытого текста состоит в том, чтобы потом этот открытый текст можно было восстановить в первозданном виде, верно следующее соотношение:

D(E(P)) = Р

Помогая сохранить содержание сообщения в тайне, криптография может быть использована, чтобы дополнительно обеспечить решение следующих задач:

• Аутентификация. Получателю сообщения требуется убедиться, что оно исходит от конкретного отправителя. Злоумышленник не может прислан, фальшивое сообщение от чьего-либо имени.

• Целостность. Получатель сообщения в состоянии проверить, были ли внесены какие-нибудь изменения в полученное сообщение в ходе его передачи. Злоумышленнику не позволено заменить настоящее сообщение на фальшивое.

• Неоспоримость. Отправитель сообщения должен быть лишен возможности впоследствии отрицать, что именно он является автором этого сообщения.

Перечисленные задачи часто приходится решать на практике для организации взаимодействия людей при помощи компьютеров и компьютерных сетей. Подобные же задачи возникают и в случае личностного человеческого общения: часто требуется проверить, а действительно ли ваш собеседник тот, за кого он себя выдает, и подлинны ли предъявленные им документы. будь то паспорт, водительское удостоверение или страховой полис. Вот почему в обыденной жизни не обойтись без аутентификации, проверки целостности и доказательства неоспоримости, а значит и без криптографии.