25. Основные приема криптоанализа при симметричных ключах. Виды атак. Принцип Кергоффса.

В настоящее время все существующие криптосистемы принято разделять на два класса: симметричные и асимметричные.

Соответственно, говорят о симметричной криптографии и асимметричной криптографии.

 

В симметричных криптосистемах одним и тем же секретным ключом осуществляется и шифрование, и расшифрование.

Наиболее широко применяемыми на практике симметричными криптосистемами долгое время являлись системы DES (стандарт США), IDEA (европейский стандарт), ГОСТ (стандарт РФ) и их модификации.

 

Алгоритм DEA

Самым известным и широко распространенным компьютерным алгоритмом шифрования является алгоритм DEА, лежащий в основе DES (Data Encrypt Standard) - стандарта шифрования данных США.

Алгоритм DEA был опубликован в 1973 году и в течение почти 20 лет считался криптографически стойким.

Алгоритм TDEA

Одной из составляющих стандарта шифрования данных США 1999 г. является алгоритм TDEA («тройной» DEA). В алгоритме TDEA для зашифрования используется три ключа и трижды применяется алгоритм DEA

Другие симметричные криптоалгоритмы

Таким образом, существует множество симметричных криптоалгоритмов. Отметим следующие из них:

алгоритм ГОСТ с 256-битовым ключом, основанный на концепции алгоритма DEA, но более оптимальный для программной реализации;

алгоритм Blowfish с переменной (до 448 бит) длиной ключа, разработанный Б. Шнайером (B. Schneier) в 1993 г.;

алгоритм RC5, разработанный Р. Райвестом (R. Rivest) в 1995 г. и  представляющий собой блочный шифр с параметрами: размер блока, размер ключа, число раундов;

алгоритм CAST-128, разработанный в 1997 г. К. Адамсом (C. Adams) и С. Таваресом (S.Tavares), который подвержен криптоанализу только полным перебором ключей (допускается использование ключей длиной от 40 до 128 бит);

Типы атак на алгоритмы шифрования

1. Атака с известным шифртекстом. Злоумышленник имеет лишь набор зашифрованных данных, алгоритм сообщений и, возможно, некоторые данные об их открытом содержании. 2. Атака с известным открытым текстом. У злоумышленника имеется набор пар "открытый текст - зашифрованный текст". 4. Адаптивная атака с выбором открытого текста. Многократно повторяемая атака с выбором открытого текста по следующему сценарию: выбор открытого текста - его шифрование - анализ результатов - выбор следующего открытого текста и т. д. 5. Атака с выбором шифртекста (простая и адаптивная). Аналогична типам 3 и 4, отличается лишь тем, что злоумышленник выбирает не открытые тексты, а зашифрованные - и анализирует результаты их расшифрования. 6. Атака с выбором открытого и зашифрованного текста. Злоумышленник может выбирать как открытые тексты, так и зашифрованные.

Принцип Керкгоффса очень прост, и, видимо, его гениальная простота и сделала его краеугольным камнем всей современной криптографии. Если говорить кратко, то заключается он в том, что вся ответственность за сохранность информации в тайне лежит на способе сохранения в тайне ключа к шифру. Говоря криптографическим языком, стойкость криптосистемы должна определяться только секретностью ключа шифрования (собственно, так и написано на "Википедии"). Что это означает? Дело в том, что большинство современных систем шифрования не хранят в тайне алгоритмы, по которым они шифруют данные. Более того, львиная доля этих алгоритмов хорошо исследована учёными-криптографами и реализована на практике программистами в самом разнообразном программном обеспечении, начиная от банковского и заканчивая оборонным (хотя во многих военных системах используются и закрытые алгоритмы). Вся ответственность за сохранность информации, таким образом, и перекладывается, что называется, "с больной головы на здоровую" - то есть, на того, кто хранит ключ к шифру.

Стоит, думаю, сказать несколько слов и об учёном, именем которого назван этот принцип. Огюст Керкгоффс - это голландский математик и криптограф, живший в девятнадцатом веке. Самым знаменитым его учёным трудом была работа под названием "Военная криптография". В ней он первым изложил математические принципы создания криптографических систем и требования, которые выдвигаются к ним. Среди множества других принципов организации криптографических систем, описанных в "Военной криптографии", есть такие, как необходимость возможности применить шифр к телеграфной связи, возможность передать и запомнить ключ без каких-либо записей, портативность системы. Как видите, из всего списка требований, выдвинутых Керкгоффсом, до наших дней дожило самое фундаментальное из них.