51. Криптографическая защита. Понятие ключа. Симметричное и асимметричное шифрование. Понятие криптографического протокола. Понятие цифровой подписи.

Криптографическая защита. Криптография – это защита информации с помощью шифрования. Шифрование – это преобразование "открытого текста" с целью сделать непонятным его смысл. Шифрование – наиболее широко используемый механизм защиты информации в ВС. Шифрование используется для обеспечения защиты паролей, применяемых для аутентификации пользователей, для защиты системной информации, для защиты информации, передаваемой по линиям связи, для защиты данных в файлах и базах данных. Криптографический алгоритм (шифр) – это математические функции, используемые для шифрования и расшифрования. Надежность криптографического алгоритма обеспечивается с помощью использования ключей. Функции шифрования и расшифрования зависят от ключей. Выбор конкретного типа преобразования определяется ключом. Зашифрованный текст всегда можно восстановить (расшифровать) в исходном виде, зная соответствующий ключ. Можно использовать различные ключи для шифрования и расшифрования.

Криптосистема - алгоритм шифрования, а также множество всевозможных ключей, открытых и шифрованных текстов. Существует две разновидности алгоритмов шифрования с использованием различных типов ключей: криптосистемы с открытым ключом (ассиметричные) и симметричные криптосистемы. Симметричный - криптографический алгоритм, в котором используется один и тот же ключ для шифрования и расшифрования. Ключ, используемый для шифрования сообщения, может быть получен из ключа расшифрования и наоборот. Такие алгоритмы называются одноключевыми. При использовании таких систем отправитель и получатель информации должны договориться о том, какой ключ будет использоваться. Надежность шифрования определяется выбором ключа, поэтому ключ необходимо хранить в тайне. Асимметричный - алгоритм, устроенный так, что ключ, используемый для шифрования, отличается от ключа, применяемого для расшифровки сообщения, и ключ расшифрования не может быть вычислен через ключ шифрования. Поэтому ключ шифрования не требуется держать в тайне, и он называется открытым. Ключ же расшифрования является тайным. Ассиметричные системы шифрования используются для шифрования не сообщений, а ключей при их передаче по сети. Работа с ключами является уязвимым местом в любой криптосистеме. Ключи нуждаются в такой же защите, как и информация. Необходимо обеспечивать секретность ключей. Хороший ключ представляет собой случайный битовый вектор. Чтобы снизить вероятность взлома, необходимо изменять ключ. Если надо передать ключи, то они должны передаваться в зашифрованном виде, по защищенным линиям связи, недоступным для прослушивания. Ключи могут передаваться по частям, а для передачи каждой части можно использовать новую линию связи. Ключи должны проверяться при получении на подлинность.

Протокол – это совокупность правил, определяющих процедуру взаимодействия, т.е. последовательность шагов, которые предпринимаются двумя или большим количеством сторон для совместного решения какой-либо задачи. Все действия выполняются в порядке строгой очередности, ни один шаг не должен быть пропущен, не может быть выполнен прежде, чем закончился предыдущий. Протокол содержит описание реакции его участников на любые ситуации, возникающие в ходе взаимодействия. Криптографический протокол - протокол, в основе которого лежит криптографический алгоритм. Их используют для совместной подписи договора или удостоверения личностей, например. Здесь криптография нужна, чтобы предотвратить или обнаружить вмешательство посторонних лиц, не являющихся участниками взаимодействия, не допустить мошенничество. Криптографический протокол гарантирует, что стороны, участвующие в решении определенной задачи, не могут сделать или узнать больше того, что определено соответствующим протоколом.

Цифровые подписи. Для подтверждения подлинности документа люди используют личные подписи. С развитием электроники встала проблема виртуального подтверждения подлинности документов. Развитие таких технологий требует существования электронных (цифровых) подписей под электронными документами. Для подтверждения подлинности файлов, электронных документов также можно использовать подписи. При получении сообщения участник взаимодействия должен иметь возможность проверки его подлинности. Часто возникают случаи, когда получатель информации должен доказать ее подлинность внешнему лицу. Для этого передаваемым сообщениям должны быть приписаны так называемые цифровые сигнатуры (электронные подписи). Цифровая сигнатура – это строка символов, зависящая как от идентификатора отправителя, так и от содержания сообщения. Никто (кроме самого отправителя информации) не может вычислить его цифровую подпись для конкретного передаваемого им сообщения. Никто (и даже сам отправитель!) не может изменить уже отправленного сообщения так, чтобы сигнатура (электронная подпись под сообщением) осталась неизменной. Получатель должен быть способен проверить, является ли электронно-цифровая подпись (сигнатура), присвоенная сообщению, подлинной. В конфликтной ситуации внешнее лицо должно быть способно проверить, действительно ли цифровая сигнатура, приписанная сообщению, выполнена его отправителем. Для верификации используется информация, предоставляемая арбитру отправителем и получателем. Используя цифровые подписи можно организовать заключение сделок с использованием вычислительных сетей. Цифровые подписи могут быть реализованы на основе шифрования с секретными ключами (при симметричном шифровании), кроме того, допускается возможность подтверждения фактов передачи сообщений с помощью посредников, участвующих в процессе обмена информацией. Классическим примером схемы электронно-цифровой подписи является алгоритм DSA. Алгоритм DSA реализует схему на основе использования хэш-функций и асимметричного шифрования.