1. Генерация, хранение, распределение ключей. Сети Фейстеля

Известно, что все без исключения алгоритмы шифрования используют криптографические ключи. Именно поэтому одна из задач криптографии - управление ключами, т. е. их генерация, накопление и распределение. Если в компьютерной сети зарегистрировано n пользователей и каждый может связаться с каждым, то для нее необходимо иметь n*(n-1)/2 различных ключей. При этом каждому из п пользователей следует предоставить (n-1) ключ, т. к. от их выбора в значительной степени зависит надежность защиты конфиденциальной информации.

Более того, так как практически любой криптографический ключ может быть раскрыт злоумышленником, то необходимо использовать определенные правила выбора, генерации, хранения и обновления их в процессе сеансов обмена секретными сообщениями, а также их доставки безопасным способом до получателей. Также известно, что для одноключевых криптосистем необходим защищенный канал связи для управления ключом. Для двухключевых криптосистем нет необходимости в таком канале связи.

Процесс генерации ключей должен быть случайным. Для этого можно использовать генераторы случайных чисел, а также их совокупность с каким-нибудь непредсказуемым фактором. При накоплении ключи нельзя записывать в явном виде на носители. Для повышения безопасности ключ должен быть зашифрован другим ключом, другой - третьим и т. д. Последний ключ в этой иерархии шифровать не нужно, но его следует размещать в защищенной части аппаратуры. Такой ключ называется мастер-ключом.

Выбранные ключи необходимо распределять таким образом, чтобы не было закономерностей в изменении ключей от пользователя к пользователю. Кроме того, надо предусмотреть частую смену ключей, причем частота их изменения определяется двумя факторами: временем действия и объемом информации, закрытой с их использованием.

Сеть Фейстеля подразумевает разбиение обрабатываемого блока данных на несколько субблоков (чаще всего — на два), один из которых обрабатывается некоей функцией и накладывается на один или несколько остальных субблоков.  На сети Фейстеля основано большинство современных алгоритмов шифрования — благодаря множеству преимуществ подобной структуры, среди которых стоит отметить следующие: алгоритмы на основе сети Фейстеля могут быть сконструированы таким образом, что для зашифровывания и расшифровывания может использоваться один и тот же код алгоритма— разница между этими операциями может состоять лишь в порядке применения ключей К(; такое свойство алгоритма наиболее полезно при его аппаратной реализации или на платформах с ограниченными ресурсами; в качестве примера такого алгоритма можно привести ГОСТ 28147-89; алгоритмы на основе сети Фейстеля являются наиболее изученными — таким алгоритмам посвящено огромное количество криптоаналитических исследований, что является несомненным преимуществом как при разработке алгоритма, так и при его анализе. 2. Гибридные криптографические системы

Гибри́дная криптосисте́ма — это система шифрования, совмещающая преимущества криптосистемы с открытым ключом с производительностью симметричных криптосистем. Симметричный ключ используется для шифрования данных, а асимметричный для шифрования самого симметричного ключа, иначе это называется числовой упаковкой.

Криптографические системы используют преимущества двух основных криптосистем: симметричной и асимметричной криптографии. На этом принципе построены такие протоколы, как PGP и TLS.

Основной недостаток асимметричной криптографии состоит в низкой скорости из-за сложных вычислений, требуемых ее алгоритмами, в то время как симметричная криптография традиционно показывает блестящую скорость работы. Однако симметричные криптосистемы имеет один существенный недостаток — её использование предполагает наличие защищенного канала для передачи ключей. Для преодоления этого недостатка прибегают к асимметричным криптосистемам, которые используют пару ключей: открытый и закрытый.