Зміст

Від автора___________________________________________________________________

Введеніе____________________________________________________________________

Термінологія______________________________________________________________

Вимоги до кріптосістемам________________________________________________

Симетричні кріптосістеми________________________________________________

Перестановкі______________________________________________________________

Системи подстановок_______________________________________________________

Гаммірованіе_____________________________________________________________

Датчики ПСЧ______________________________________________________________

Стандарт шифрування даних ГОСТ 28147-89_________________________________

Системи з відкритим ключом________________________________________________

Алгоритм RSA_____________________________________________________________

Криптосистема Ель-Гамаля__________________________________________________

Криптосистеми на основі еліптичних уравненій____________________________

Електронна подпісь________________________________________________________

Електронний підпис на основі алгоритму RSA________________________________

Цифрова сігнатура________________________________________________________

Управління ключамі________________________________________________________

Генерація ключей_________________________________________________________

Накопичення ключей________________________________________________________

Розподіл ключей______________________________________________________

Проблеми і перспективи криптографічних сістем__________________________

Шифрування великих повідомлень і потоків данних_____________________________

Використання "блукаючих ключів "________________________________________

Шифрування, кодування і стиснення інформаціі_______________________________

Реалізація криптографічних методов_______________________________________

Заключеніе________________________________________________________________ Від автора

Ця книга - короткий вступ до криптографію. З одного боку, тут викладено матеріал, який відповідає на багато питань, які виникають у тих хто робить на ниві цій науці перший крок, з іншого боку тут є той мінімум інформації, який достатній для того, щоб самостійно оцінювати будь-які реальні криптосистеми або навіть створювати свої власні.

Мова книги робився по можливості доступним, але не звільняє Читача від необхідності володіння елементарними основами математики, зокрема алгебри та теорії груп і полів.

Багато питань на жаль залишилися за обкладинками цієї книги. Зокрема після довгих сумнівів Автор вирішив відмовитися від розгляду DES, зважаючи на його крайній непрактичності і нетовариська на російському грунті [1].

Масу корисної інформації можна знайти на сервері ftp.rsa.com. У faq5.doc Ви якщо і не знайдете відповідь на будь-яке питання по криптографії, то спостерігається велика кількість посилань на інші джерела.

Автор буде вдячний за будь-які зауваження та питання, які найпростіше направити за адресою: [email protected]

Баричев Сергій

Введення

Проблема захисту інформації шляхом її перетворення, що виключає її прочитання сторонньою особою хвилювала людський розум з давніх часів. Історія криптографії - ровесниця історії людської мови. Більш того, спочатку писемність сама по собі була криптографічного системою, тому що в древніх суспільствах нею володіли лише обрані. Священні книги Стародавнього Єгипту, Стародавньої Індії тому приклади.

З широким поширенням писемності криптографія стала формуватися як самостійна наука. Перші криптосистеми зустрічаються вже на початку нашої ери. Так, Цезар у своєму листуванні використовував вже більш менш систематичний шифр, який отримав його ім'я.

Бурхливий розвиток криптографічні системи одержали в роки першої та другої світових воєн. Починаючи з післявоєнного часу і по нинішній день поява обчислювальних засобів прискорило розробку та вдосконалення криптографічних методів.

Чому проблема використання криптографічних методів у інформаційних системах (ІС) стала в даний момент особливо актуальна?

З одного боку, розширилося використання комп'ютерних мереж, зокрема глобальної мережі Інтернет, по яких передаються великі обсяги інформації державного, військового, комерційного і приватного характеру, що не допускає можливість доступу до неї сторонніх осіб.

З іншого боку, поява нових потужних комп'ютерів, технологій мережних і нейронних обчислень зробило можливим дискредитацію криптографічних систем ще недавно вважалися практично не розкривається.

Проблемою захисту інформації шляхом її перетворення займається кріптологія (kryptos - Тай-ний, logos - нау-ка). Криптология розділяється на два напрямки - Криптографію і криптоаналіз. Мета цих напрямків прямо протилежні.

Криптографія займається пошуком і дослідженням математичних методів перетворення інформації.

Сфера інтересів криптоаналізу - дослідження можливості розшифровки інформації без знання ключів.

У цій книзі основна увага буде приділена криптографічних методів.

Сучасна криптографія містить у собі чотири великі розділу:

1. Симетричні криптосистеми.

2. Криптосистеми з відкритим ключем.

3. Системи електронного підпису.

4. Управління ключами.

Основні напрямки використання криптографічних методів - передача конфіденційної інформації з каналів зв'язку (наприклад, електронна пошта), встановлення автентичності переданих повідомлень, зберігання інформації (документів, баз даних) на носіях у зашифрованому вигляді. Тер-мі-но-ло-гія

Отже, криптографія дає можливість перетворити інформацію таким чином, що її прочитання (відновлення) можливе тільки при знанні ключа.

У якості інформації, що підлягає шифрування і дешифруванню, будуть розглядатися тексти, побудовані на деякому алфавіті. Під цими термінами розуміється наступне.

Алфавіт - кінцеве безліч використовуваних для кодування інформації знаків.

Текст - впорядкований набір з елементів алфавіту.

Як приклади алфавітів, що використовуються в сучасних ІС можна навести наступні:

· алфавіт Z33 - 32 літери російського алфавіту і пробіл;

· алфавіт Z256 - символи, що входять в стандартні коди ASCII і КОИ-8;

· бінарний абетка - Z2 = (0,1);

· вісімковій алфавіт або шістнадцятковий алфавіт;

Шифрування - перетворюючі процес: вихідний текст, який носить також назва відкритого тексту, замінюється шифрованих текстом.

Дешифрування - зворотний процес шифрування. На основі ключа зашифровані текст перетвориться у вихідний.

Ключ - інформація, необхідна для безперешкодного шифрування і дешифрування тек-стів.

Криптографічний система являє собою сімейство T перетворень від-даху-то-го тек-ста. Члени цього сімейства індексуються, або позначаються символом k; параметр k є ключем. Про-країн-ст-во ключів K - це набір можливих значень ключа. Зазвичай ключ являє собою послідовний ряд букв алфавіту.

Криптосистеми розділяються на симетричні і з відкритим ключем.

У симетричних криптосистемах і для шифрування, і для дешифрування використовується один і той же ключ.

У системах з відкритим ключем використовуються два ключі - відкритий і закритий, які математично пов'язані один з одним. Інформація шифрується за допомогою відкритого ключа, що доступний усім бажаючим, а розшифровується за допомогою закритого ключа, відомого тільки одержувачу повідомлення.

Терміни розподіл ключів і керування ключами відносяться до процесів системи обробки інформації, змістом яких є складання і розподіл ключів між користувачами.

Електронної (цифровий) підписом називається що приєднуються до тексту його криптографічне перетворення, яке дозволяє при отриманні тексту іншим користувачем перевірити авторство і достовірність повідомлення.

криптостійкості називається характеристика шифру, що визначає його стійкість до дешифруванню без знання ключа (тобто криптоаналіз). Є декілька показників криптостійкості, серед яких:

· кількість всіх можливих ключів;

· середній час, необхідний для криптоаналізу.

Перетворення Tk визначається відповідним алгоритмом і значенням параметра k. Еф-ФЕК-тив-ність шифрування з метою захисту інформації залежить від збереження таємниці ключа і криптостійкості шифру. Вимоги до криптосистемами

Процес криптографічного закриття даних може здійснюватися як програмно, так і апаратно. Ап-па-рат-ва реалізація відрізняється істотно більшою вартістю, проте їй притаманні і переваги: висока продуктивність, простота, захищеність і т.д. Програмна реалізація більш практична, допускає відому гнучкість у використанні.

Для сучасних криптографічних систем захисту інформації сформульовані наступні загальноприйняті тре-бо-ва-ния:

· зашифроване повідомлення повинно піддаватися читання тільки при наявності ключа;

· число операцій, необхідних для визначення використаного ключа шифрування за фрагментом шифрованого повідомлення і відповідного йому відкритого тексту, має бути не менше загального числа можливих ключів;

· число операцій, необхідних для розшифрування інформації шляхом перебору всіляких ключів повинно мати строгу нижню оцінку і виходити за межі можливостей сучасних комп'ютерів (з урахуванням можливості використання мережевих обчислень);

· знання алгоритму шифрування не повинно впливати на надійність захисту;

· незначна зміна ключа повинно приводити до істотної зміни виду зашифрованого повідомлення навіть при використанні одного і того ж ключа;

· структурні елементи алгоритму шифрування повинні бути незмінними;

· додаткові біти, що вводяться в повідомлення в процесі шифрування, повинен бути повністю та надійно сховані в зашифрованому тексті;

· довжина шифрованого тексту повинна бути рівною довжині вихідного тексту;

· не повинно бути простих і легко встановлюваних залежністю між ключами, послідовно що використовуються в процесі Шиф-ро-ва-ния;

· будь-який ключ з безлічі можливих повинен забезпечувати надійний захист інформації;

· алгоритм повинен допускати як програмну, так і апаратну реалізацію, при цьому зміна довжини ключа не повинно вести до якісного погіршення алгоритму шифрування. Симетричні криптосистеми

Усе різноманіття існуючих криптографічних методів можна звести до наступних класах перетворень:

Моно-і многоалфавітние підстановки.

Найбільш простий вид перетворень, що полягає в заміні символів вихідного тексту на інші (того ж алфавіту) за більш-менш складного правилом. Для забезпечення високої криптостійкості потрібне використання великих ключів.

Пе-ре-ста-нов-ки.

Також нескладний метод криптографічного перетворення. Використовується як правило у поєднанні з іншими ме-то-да-ми.

Гам-ми-ро-ва-ние.

Цей метод полягає в накладенні на вихідний текст деякої псевдовипадковою послідовності, генерується на основі ключа.

Блокові шифри.

являють собою послідовність (з можливим повторенням і чергуванням) основних методів перетворення, застосовується до блоку (частини) шіфруемого тексту. Блокові шифри на практиці зустрічаються частіше, ніж "чисті" перетворення того чи іншого класу в силу їх більш високої криптостійкості. Російський і американський стандарти шифрування засновані саме на цьому класі шифрів. Перестановки

перестановкою s набору цілих чисел (0,1 ,..., N-1) називається його переупорядоченіе. Для того, щоб показати, що ціле i переміщено з позиції i в позицію s (i), де 0