2. В.3.2. Эцп на основе шифрования профиля сообщения

Шифрование всего сообщения с помощью алгоритма с открытым ключом имеет недостаток в низкой скорости, т.к. эта операция требует большой производительности процессора. Это относится к созданию цифровой подписи путём шифрования всего сообщения закрытым ключом отправителя. Для того, чтобы преодолеть эти трудности, используется так называемая односторонняя хеш-функция. Под хеш-функцией понимается функция, отображающая передаваемое сообщение произвольной длины в значение фиксированной длины, называемое хеш-кодом (профилем или дайджестом сообщения). Длина профиля сообщения зависит от используемого алгоритма хеш-функций для его образования. Для широко используемых стандартов хеш-функций MD5 и SHA-1 длина профиля равна соответственной 128 и 160 бит, что обычно существенно короче сообщений.

Создавая цифровую подпись, не всегда требуется соблюдение секретности передаваемого сообщения. Получателю передаётся открытое сообщение вместе с его профилем. Для того, чтобы профиль сообщения выполнял требования к цифровой подписи при его получении от отправителя, он должен обладать следующими свойствами:

• должен быть применимым к блоку данных (сообщению) любой длины;

• длина профиля должна быть фиксированной;

• по заданному открытому тексту сообщения P необходимо легко сосчитать значение профиля этого сообщения. Алгоритм вычисления должен быть практически эффективным и легко вычисленным с точки зрения как аппаратной, так и программной реализации;

• по профилю должно быть практически невозможно определить значение открытого текста Р;

• для данного сообщения Р практически невозможно подобрать другое сообщения Р', чтобы профили этих сообщений совпадали. Это предотвращает возможность фальсификации передаваемого сообщения Р;

• изменение хотя бы одного бита входного сообщения должно приводить к совсем другому результату.

Вычисление хеш-кода сообщения не обеспечивает подтверждения подлинности документа и подписи потому, что атакующий может изменить документ и заново вычислить хеш-функцию. Поэтому в целях защиты зашифровывается и сам профиль. Использование короткого (по длине) профиля позволяет шифровать его значительно быстрее, чем шифруется всё сообщение с помощью криптографии с открытым ключом.

Предпоследнее условие предусматривает защиту от действия противника по следующей схеме: сначала перехватывается открытое сообщение вместе с присоединённым к нему шифрованным профилем, затем вычисляется по сообщению профиль и создаётся альтернативное сообщение с тем же профилем. Покажем использование профиля сообщения MD (message digest) при создании цифровой подписи. Обозначим профиль сообщения P через h(Р) и приведём схемы формирования ЭЦП сообщения криптографии с открытым ключом.

На рис. В.3 приведена схема ЭЦП профиля сообщения Р с применением криптографии с открытым ключом. Как видно из рисунка, отправитель сообщения Р (Алиса) вычисляет профиль сообщения h(P), создаёт ЭЦП с помощью своего закрытого ключа DAh(P) и затем посылает открытое сообщение Р с ЭЦП – P, DAh(P) Бобу. Боб с помощью открытого ключа Алисы EA определяет профиль сообщения h(P)=EA(DA(h(P))). Одновременно из полученного сообщения P определяет профиль h'(P). Если оба профиля совпадают, значит все способы информационной безопасности обеспечены цифровой подписью полученного сообщения – аутентификация, целостность данных и неотказуемость.

Рис. В.3. ЭЦП на основе профиля сообщения и шифрования с открытым ключом

На основе хеш-функции используется также другой упрощенный способ аутентификации с обеспечением целостности передаваемого сообщения без шифрования и с использованием общего секретного ключа у аутентифицирующей и аутентифицируемой стороны. Передатчик отправляет хеш-функцию обобщенного сообщения вместе с ключом. Профиль этого сообщения гарантирует, что никто не сможет определить ключ во время пересылки, а значит, и не может изменить или создать новое сообщение.