Случайная потеря данных

Помимо различных угроз со стороны злоумышленников, существует опасность потери данных в результате несчастного случая. К наиболее распространенным причинам случайной потери данных относятся:

1. Форс-мажор: пожары, наводнения, землетрясения, войны, восстания, крысы, изгрызшие проводы или гибкие диски.

2. Аппаратные и программные ошибки: сбои центрального процессора, нечита­емые диски или ленты, ошибки при передаче данных, ошибки в программах.

3. Человеческий фактор: неправильный ввод данных, неверные установленные диск, запуск не той программы, потерянные диск или лента и т. д.

Большая часть этих проблем может быть разрешена при помощи своевремен­ного создания соответствующих резервных копий, хранимых на всякий случай вдали от оригинальных данных. Хотя проблема защиты информации от случай­ных потерь кажется пустяковой по сравнению с задачей противостояния умным злоумышленникам, на практике больше ущерба наносят именно несчастные случаи.

26. Безопасность. Основы криптографии. Шифрование с секретным ключом. Необратимые функции. Цифровые подписи. Основы криптографии

Задача криптографии заключается в том, чтобы взять сообщение или файл, на­зываемый открытым текстом, и преобразовать его в зашифрованный текст таким образом, чтобы только посвященные могли преобразовать его обратно в открытый текст. Для всех остальных зашифрованный текст должен представлять собой про­сто непонятный набор битов.

На самом деле секретность зависит от параметров алгоритмов, называемых ключами. Мы будем использовать формулу С=Е(Р,К_Е), обозначающую, что при зашифровке открытого текста Р с помощью ключа К получается зашифрованный текст С.

Аналогично формула Р=D(С,K_D) означает расшифровку зашифрованного тек­ста С для восстановления открытого текста.

Шифрование с секретным ключом

Рассмотрим самый простой пример алгоритма шифрования, в котором каждая бук­ва заменяется другой буквой, например все символы А заменяются символами Q все символы В заменяются символами W, все символы С заменяются символами Е и т. д.

Открытый текст: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Зашифрованный текст: QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM

Такая общая схема называется моноалфавитной подстановкой, ключом к ко­торой является 26-символьная строка, соответствующая полному алфавиту, то есть QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM. В нашем примере слово ATTACK будет выглядеть как QZZQEA, Ключ дешифрации содержит информацию о том, как из этого слова снова получить исходный открытый текст. В данном примере ключ дешифрации представляет собой KXVMCNOPHQRSZYIJADLEGWBUFT, так как символу A в зашифрованном тексте соответствует символ К в открытом тексте, символу B в зашифрованном тексте соответствует символ X в открытом тексте и т. д.

На первый взгляд такая система может показаться надежной, так как даже если криптоаналитику известна общая система, он не знает, какой из 26! = 4х10²⁶ вари­антов ключа применить. Тем не менее, подобный шифр легко взламывается даже при довольно небольших порциях зашифрованного текста. Для подбора шифра может быть использовано преимущество статистических характеристик естествен­ных языков.

Многие криптографические системы, как и данная система, обладают тем свой­ством, что по ключу шифрования легко найти ключ дешифрации, и наоборот. Такие системы называются системами шифрования с секретным ключом или системами шифрования с симметричным ключом. Хотя шифры с использованием моноалфавитной подстановки являются бесполезными, известно множество других алго­ритмов с симметричным ключом, которые относительно надежны при достаточно большой длине ключа. Для серьезного уровня безопасности, вероятно, следует ис­пользовать ключи длиной в 1024 бит. При такой длине ключа пространство ключей составит 2¹⁰²⁴ = 2 х 10³⁰⁸ ключей. Более короткие ключи могут остановить любите­лей, но не специальные службы развитых государств.

Системы с секретным ключом эффективны, так как количество вычислений для шифрования и дешифрования сообщения не очень велико, но у них есть серьез­ный недостаток: и отправитель, и получатель должны оба обладать общим секрет­ным ключом. Им, возможно, даже может понадобиться физический контакт для передачи ключа. Для решения данной проблемы применяется шифрование с от­крытым ключом. Главное свойство этой системы заключается в том, что для шифрования и дешифрования используются различные ключи и что по заданно­му ключу шифрования определить соответствующий ключ дешифрации практи­чески невозможно. При таких условиях ключ шифрования может быть сделан от­крытым, и только ключ дешифрации будет храниться в секрете.

Чтобы дать представление о шифровании с открытым ключом, рассмотрите две следующие задачи: