29. Методы шифрования информации. Алгоритмы симметричного и асимметричного шифрования. Типы реализации.

Для реализации механизма шифрования нужна организация специальной службы генерации ключей и их распределения между абонентами сети. Общая схема показана на рисунке.

Криптографический алгоритм (шифр или алгоритм шифрования) – это математические функции, используемые для шифрования и расшифрования (используется две функции: одна – для шифрования, другая – для расшифрования). Под криптосистемой понимается алгоритм шифрования, а также множество всевозможных ключей, открытых и шифрованных текстов.

Различные криптографические алгоритмы обладают разной степенью надежности, называемой стойкостью алгоритма шифрования или стойкостью шифра. Если время, потраченное на взлом шифра, больше, чем период, в течение которого данные должны храниться в секрете, или стоимость затрат на расшифровку превышает ценность полученной в результате взлома информации, то владельцу шифра незачем беспокоиться. Надежность функционирования системы засекреченной связи сводится к стойкости используемых алгоритмов шифрования, но стойкость всей системы может быть ниже в силу, например, технической реализации. Работа с ключами является самым уязвимым местом в любой криптосистеме. Следовательно, криптографические ключи нуждаются в такой же защите, как и шифруемая с их помощью информация. Правильный выбор ключей определяет стойкость алгоритмов. Кроме того, необходимо обеспечить секретность ключей.

Наиболее известными компьютерными алгоритмами шифрования являются следующие алгоритмы:

• DES (Data Encryption Standard) – симметричный алгоритм шифрования, являющийся государственным стандартом в США. (В настоящее время разрабатывается новый стандарт AES – Advanced Encryption Standard.)

• RSA (Rivest, Shamir, Adleman) – алгоритм шифрования с открытым ключом, названный по первым буквам фамилий его создателей.

• ГОСТ 28147‑89 – симметричный алгоритм шифрования, одобренный в СССР (и в России) для использования в качестве государственного стандарта.

Криптографические алгоритмы на практике в зависимости от области применения имеют несколько типов реализации: программную, аппаратную и программно-аппаратную. Аппаратная реализация подразумевает, что алгоритмы шифрования реализуются в виде отдельных устройств. Такие устройства могут применяться для шифрования информации в различных системах передачи информации (телефон, радиосвязь и т.д.). Аппаратная реализация обладает лучшими скоростными качествами, большей защищенностью от внешних воздействий, обеспечивает удобство эксплуатации. Программная реализация является более гибкой, обеспечивает переносимость (программу можно модифицировать и настроить быстрее и с меньшими затратами). Недостатком программной реализации можно считать возможность вмешательства в действие алгоритмов шифрования, получения доступа к секретной ключевой информации, хранящейся в памяти компьютера.

Механизмы цифровой подписи (электронной подписи, электронно-цифровой подписи, цифровой сигнатуры) используются для реализации служб проверки подлинности и защиты от отказов. Эти механизмы основываются на алгоритмах асимметричного шифрования и включают две процедуры: формирование подписи отправителем и ее  опознавание (верификацию) получателем. Первая процедура обеспечивает шифрование блока данных либо его дополнение криптографической контрольной суммой, причем в обоих случаях используется секретный ключ отправителя. Вторая процедура основывается на использовании общедоступного ключа, знания которого достаточно для опознавания отправителя.