6.2. Элементы и понятия протоколов

Существуют следующие элементы протоколов:

1. Организация связи с помощью симметричной криптографии. В хорошей криптосистеме безопасность всецело зависит от знания ключа и ни в коей мере - от знания алгоритма. Именно поэтому в криптографии так важно управление ключами.

2. Однонаправленные функции. Это центральное понятие криптографии с открытым ключом. Сообщение, зашифрованное однонаправленной функцией бесполезно - никто не сумеет его расшифровать. Однонаправленная функция с потайным входом - это особый тип однонаправленной функции, с тайной "лазейкой". Ее легко вычислить в одном направлении, но трудно - в обратном. Но если вам известен секрет, рассчитать обратную функцию несложно.

3. Однонаправленные хэш-функции. Это математические или иные функции, которые принимают на входе строку переменной длины (называемую прообразом), и преобразуют ее в выводную строку фиксированной (обычно меньшей) длины, называемую значением хэш-функции или сверткой. Основная суть хэш-функции состоит в получении цифрового отпечатка (fingerprint) прообраза, т.е. создании некоего значения, которое позволяет установить идентичность данного варианта прообраза с подлинным прообразом. Поскольку хэш-функции, как правило, относятся к классу функций, у которых разные аргументы приводят к одному значению, утверждать с абсолютной достоверностью совпадение двух строк невозможно. Однако мы можем использовать хэш-функции для оценки с приемлемой точностью. Код проверки подлинности сообщения (Message Authentication Code, MAC), известный также как код проверки подлинности данных (Data Authentication Code, DAC), представляет собой однонаправленную хэш-функцию с добавлением закрытого ключа.

4. Организация связи с помощью криптографии с открытым ключом. Используя открытый ключ, кто угодно может зашифровать сообщение, но расшифровать его – нет. Расшифровать такое сообщение может только владелец закрытого ключа. На практике алгоритмы с открытым ключом не заменяют симметричные алгоритмы. Они используются для шифрования не самих сообщений, а ключей. Этому есть две причины:

а) Алгоритмы с открытым ключом исполняются медленнее симметричных алгоритмов, по крайней мере, в 1000 раз;

б) Криптосистемы с открытым ключом уязвимы к атакам на основе подобранного открытого текста.

5. Цифровые подписи. Основные характеристики цифровой подписи: подпись достоверна; подпись неподдельна; подпись невозможно использовать повторно; подписанный документ невозможно изменить; подпись невозможно отрицать.

6. Цифровые подписи плюс шифрование. Комбинируя цифровые подписи и криптографию с открытым ключом, можно создать протокол, сочетающий надежное шифрование с достоверностью цифровых подписей.

7. Генераторы случайных и псевдослучайных последовательностей. Период псевдослучайной последовательности должен быть достаточно велик, с тем, чтобы исключить периодичность в конечной последовательности приемлемой длины.

6.3. Методы криптографии

Безопасность симметричных криптосистем определяется двумя факторами: стойкостью самого алгоритма и длиной ключей. Чтобы приступить к лобовому вскрытию, криптоаналитику достаточно располагать отрывком шифртекста и соответствующего открытого текста- лобовое вскрытие относится к вскрытию с известным открытым текстом. Рассчитать сложность лобового вскрытия нетрудно. Если используется 8-битовый ключ, существуют всего 28 (или 256) возможных ключей. Следовательно, чтобы найти правильный ключ, достаточно не более 256 тестов, а с вероятностью 50% ключ будет найден после половины попыток. Так, длина ключа DES равна 56 бит, а число возможных ключей составляет 256. В таблице 6.1 приведены оценки требований к надежности защиты различной информации.

Таблица 6.1.