22

Введение

Вследствие лавинообразного распространения компьютерных систем и их взаимодействия посредством сетей наблюдается все большая зависимость как организаций, так и отдельных лиц от информации, передаваемой по сети и хранящейся в таких системах. Это, в свою очередь, заставляет осознать необходимость защиты данных и ресурсов от возможности несанкционированного доступа, важность использования специальных средств для обеспечения достоверности получаемых данных и сообщений, а также защиты систем от сетевых атак.

Механизмы защиты компьютерных сетей строятся на основе современных криптографических алгоритмов и протоколов.

Методическое пособие знакомит студентов с основополагающими приемами использования современных криптографических алгоритмов, главными принципами функционирования стека протоколов SSL/TLS, а также демонстрирует возможность защиты электронной почты и web-трафика с помощью протокола SSL/TLS.

Все лабораторные работы выполняются с использованием программы openssl for WINDOWS. Программа openssl, являясь консольным приложением, позволяет использовать и тестировать все возможности библиотеки OpenSSL. В этой библиотеке реализовано большинство современных криптографических алгоритмов, а также поддерживается функционирование протокола SSL/TLS.

1Лабораторная работа №1 «Симметричные алгоритмы шифрования»

Конфиденциальность передаваемой и хранящейся в сети информации обеспечивается путем ее шифрования современными симметричными алгоритмами. Кроме того, симметричные алгоритмы используются протоколами сетевой защиты, например, такими как IPsec, SSL/TLS.

Криптографический алгоритм называется симметричным потому, что для шифрования и расшифрования информации используется один и тот же секретный ключ.

Симметричные системы шифрования делятся на два класса: блочные (например, DES, AES, DES, RC2, CAST, BlowFish) и потоковые (например, RC4). Надежность криптографического алгоритма напрямую зависит от длины ключа. В настоящее время надежным является алгоритм с длиной ключа более 128 бит.

Симметричные блочные алгоритмы используются в различных режимах (ECB, CBC, OFB, CFB).

Цель работы: Научиться шифровать информацию симметричными алгоритмами, используя команду enc программы openssl.

Краткое описание команды enc

openssl enc -ciphername [-in filename] [-out filename] [-pass arg] [-e] [-d] [-a] [-A] [-k password] [-kfile filename] [-K key ] [-iv IV] [-p] [-P] [-bufsize number] [-nopad] [-debug]

Параметр	Назначение параметра
-in filename	имя входного файла. Стандартный ввод по умолчанию.
-out filename	имя выходного файла. Стандартный вывод по умолчанию.
-e	шифровать исходные данные. Эта опция установлена по умолчанию.
-d	расшифровывать исходные данные.
-k password	пароль для образования ключа. Опция введена для совместимости с предыдущими версиями OpenSSL.
-kfile filename	читать пароль для образования ключа из первой строки файла filename. Опция введена для совместимости с предыдущими версиями OpenSSL
-K key	ключ шифрования. Ключ должен быть представлен строкой 16-х цифр. Дополнительно надо указать входной вектор (IV), в опции –iv. Если же заданы одновременно ключ и пароль, то будет использоваться ключ их опции –K и IV будет сгенерирован по паролю.
-iv IV	IV будет использован. Он должен быть представлен строкой 16-х цифр. Как только ключ определен опцией –K, IV надо обязательно определить. Если же указан пароль, IV определяется по паролю.
-S salt	Вектор подмешивания («соль»), который использовался при создании ключа шифрования и начального вектора IV.
-p	печатать ключ шифрования и используемый IV.
-P	печатать ключ, IV и завершить выполнение, не производя шифрования или расшифрования.

Команда вызывается двумя способами:

openssl ciphername или openssl enc -ciphername.

Пароль может быть указан для образования ключа и входного вектора (IV) если это необходимо.

Опция -salt должна ВСЕГДА использоваться, когда ключ создается по паролю, если только вы не стремитесь к совместимости с предыдущими версиями OpenSSL и SSLeay.

Без опции -salt можно совершить успешную атаку «со словарем» на пароль или атаку на данные шифрованные потоковым алгоритмом. Поскольку без этой опции (без подмешивания, т.е. без «подсаливания») один и тот же пароль генерирует один и тот же ключ. Если же опция подмешивания используется, то для подмешивания резервируются первые восемь байт шифруемых данных. Эти байты добавляются (подмешиваются) к паролю случайным образом при шифровании файла и считываются из зашифрованного файла при расшифровании.

Все блочные алгоритмы используют стандарт PKCS#5 для создания ключа по паролю.

Команда позволяет шифровать симметричными алгоритмами, список которых приведен в таблице 1.

Таблица 1. Симметричные алгоритмы шифрования и режимы их использования.

Опция	Алгоритм	Опция	Алгоритм
bf-cbc	Blowfish in CBC mode	desx	DESX algorithm
bf	Alias for bf-cbc	des-cbc	DES algorithm in CBC mode
bf-cfb	Blowfish in CFB mode	des	same as des-cbc
bf-ecb	Blowfish in ECB mode	des-cfb	DES in CFB mode
bf-ofb	Blowfish in OFB mode	des-ecb	DES in ECB mode
cast-cbc	CAST in CBC mode	des-ofb	DES in OFB mode
cast	Alias for cast-cbc	rc2-cbc	128 bit RC2 in CBC mode
cast5-cbc	CAST5 in CBC mode	rc2	Alias for rc2-cbc
cast5-cfb	CAST5 in CFB mode	rc2-cfb	128 bit RC2 in CBC mode
cast5-ecb	CAST5 in ECB mode	rc2-ecb	128 bit RC2 in CBC mode
cast5-ofb	CAST5 in OFB mode	rc2-ofb	128 bit RC2 in CBC mode
des-cbc	DES in CBC mode	rc2-64-cbc	64 bit RC2 in CBC mode
des	Alias for des-cbc	rc2-40-cbc	40 bit RC2 in CBC mode
des-cfb	DES in CBC mode	rc4	128 bit RC4
des-ofb	DES in OFB mode	rc4-64	64 bit RC4
des-ecb	DES in ECB mode	rc4-40	40 bit RC4
des-ede-cbc	Two key triple DES EDE in CBC mode	rc5-cbc	RC5 cipher in CBC mode
des-ede	Alias for des-ede-cbc	rc5	Alias for rc5-cbc
des-ede-cfb	Two key triple DES EDE in CFB mode	rc5-cfb	RC5 cipher in CBC mode
des-ede-ofb	Two key triple DES EDE in OFB mode	rc5-ecb	RC5 cipher in CBC mode
des-ede3-cbc	Three key triple DES EDE in CBC mode	rc5-ofb	RC5 cipher in CBC mode
des-ede3	Alias for des-ede3-cbc
des3	Alias for des-ede3-cbc
des-ede3-cfb	Three key triple DES EDE CFB mode
des-ede3-ofb	Three key triple DES EDE in OFB mode