1. Требования к ключевым данным

В современном мире существует большое количество различных методов шифрования информации, построенных по определенным математическим алгоритмам. Каждый из методов имеет параметр криптостойкости. Криптостойкость – это определенный уровень устойчивости системы к взлому. Она измеряется количеством времени, необходимым для взлома шифра. Таким образом, чем сложнее алгоритм шифрования и чем больше используется комбинаций из различных шифров, тем выше криптостойкость.

Методы шифрования в зависимости от используемых ключей разделяются на симметричное и ассиметричное шифрование. При использовании симметричного шифрования противнику может быть известен алгоритм шифрования, но неизвестен секретный ключ для расшифрования. При ассиметричном шифровании посторонним лицам могут быть известны алгоритм и открытый ключ, но закрытый ключ известен только получателю информации.

В современной криптографии используются ключи довольно большой длины, от 128 бит. Поэтому, одними из основных задач при шифровании информации являются скрытие ключа от противника и предотвращение потерь ключа, ведь в случае потери, расшифрование зашифрованной информации становится практически невозможным. Даже использование сверхновых комбинированных систем шифрования и идеальных каналов связи скрытие информации невозможно, если ключ становится известным противнику. На данный момент работа с ключами – самая сложная проблема надежности криптографических систем. Ключи должны быть защищены, по крайней мере, так же надежно, как и сама шифруемая информация.

Еще одним требованием к ключевым данным, определяющим устойчивость криптосистемы, является длина используемого ключа. Для того чтобы понять, как устойчивость криптосистемы зависит от длины ключа, рассмотрим несколько примеров.

Предположим, что алгоритм шифрования идеален и нет лучшего способа взлома криптосистемы, чем прямой перебор ключей (метод brute-force attack). Тогда, если мы работаем с ключом, длиной в 8 бит, то потребуется попыток взлома. Предположим, что длина ключа – 56 бит, то существует возможных ключей. Если предположить, что злоумышленник владеет вычислительной техникой, скорость перебора которой равна одному миллиону ключей в секунду, то потребуется две тысячи лет для нахождения правильного ключа. Если взять ключ длинной 128 бит, то потребуется лет для его нахождения, а это внушительная цифра, если учесть что возраст нашей Вселенной – приблизительно лет.

Таким образом, предположив, что brute-force attack является самой эффективной атакой против алгоритма, то ключ должен быть достаточно большим, чтобы сделать эту атаку вычислительно невозможной.

Другим параметром, который определяет возможность brute-force attack, является стоимость. Поэтому, можно ввести следующее определение длины ключа: длина ключа должна быть такой, чтобы вероятность взлома была не более 1 из 232 при наличии у противника 100 миллионов долларов, даже предполагая рост этих средств на 30% в год за данный период.

Ниже в таблице 1.1 для ознакомления приведены требования к шифрации различной информации. Чем важнее информация, тем жестче меры применяются для ее шифрования и защиты от несанкционированного доступа.

Таблица 1.1 – Требования к шифрации некоторой информации

Вид сообщений	Жизненный интервал	Минимальная длина ключа
Тактическая военная информация	Минуты/часы	56 бит
Сообщение о продуктах, слияниях компаний и т.д.	Дни/недели	56-64 бит
Торговые секреты (рецепт Coca Cola)	Декады	64 бита
Секреты водородной бомбы	Больше 40 лет	128 бит
Дипломатические взаимоотношения	Больше 65 лет	Как минимум 128 бит
Результаты переписи населения	100 лет	Как минимум 128 бит

Можно проследить прямую зависимость длины ключа от важности информации, чем важнее информация – тем длиннее ключ используется для ее шифрования. Сложно даже предположить, что будет, если тайная информация, например секрет водородной бомбы, попадет в руки злоумышленников. Это может повлечь за собой непредвиденные последствия, вплоть до увеличения террористических актов с человеческими жертвами.

Подводя итог, можно сказать, что ключевые данные – одна из самых важных, в тоже время уязвимых частей процесса шифрования. Для достаточной надежности криптосистемы ключ должен быть достаточно длинным, и хранится так же надежно, как и сама шифруемая информация. Для большей надежности ключевые данные нужно хранить на сменном носителе. Также для успешной работы криптосистемы и ее устойчивости к различным видам атак в качестве ключа необходимо использовать псевдослучайную последовательность, которая максимально приближенная к случайной. Для проверки, насколько сгенерированная последовательность близка к случайной используют специальные тесты.