Лекция №4 Криптографическое преобразование информации

Основные определения:

Криптология – наука, изучающая математические методы защиты информации путем ее преобразования. Криптология разделяется на 2 направления:

1. Криптография. Изучает методы преобразования информации, обеспечивающие ее конфиденциальность и аутентичность. Аутентичность информации состоит в подлинности ее авторства и целостности.

2. Криптоанализ. Объединяет математические методы нарушения конфиденциальности и аутентичности без знаний секретных ключей.

Основные направления использования криптографических методов:

1. Передачи конфиденциальной информации по не защищенным каналам связи.

2. Установление подлинности передаваемых сообщений.

3. Хранение информации на носителях в зашифрованном виде.

В качестве информации, подлежащей шифрованию и расшифрованию, а так же электронных подписи будут рассматриваться тексты(сообщения), построенные на некотором алфавите.

Алфавит – конечное множество используемых для кодирования информации символов.

Текст – упорядоченное множество символов из алфавитного набора.

Криптографическая система(шифр) представляет собой семейство T обратимых преобразований открытого текста в зашифрованный. Элементом этого семейства можно взаимно однозначно сопоставить некоторое число k, называемое ключом шифрования. Преобразования Tk полностью определяется соответствующим алгоритмом(T) и ключом k.

Ключ – некоторое, конкретное секретное состояние параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного варианта, из совокупности возможных состояний для данного алгоритма. Секретность ключа должна обеспечивать невозможность преобразования зашифрованного текста в открытый, при этом сам алгоритм может быть опубликован и широко известен.

Пространство ключей K – набор возможных значений ключа(K = A^L).

Ключ и пароль – некоторая секретная информация, различие заключается в использовании этих терминов. Пароль используется при аутентификации, а ключ для шифрования информации.

Различие понятий кодирование и шифрование:

Термин кодирование более общий, он подразумевает преобразование информации из одной формы в другую, например из аналоговой в цифровую. Шифрование – частный случай кодирования, использующийся в первую очередь для обеспечения конфиденциальности информации.

Зашифрованием данных называется процесс преобразования открытых данных в закрытые(зашифрованные), а расшифрованием – обратный процесс.

Дешифрование – преобразование закрытых данных в открытые без знания секретного ключа.

Криптостойскость – характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию. Обычно, это характеристика определяется периодом времени, необходимым для шифрования.

Процесс криптографического закрытия данных может осуществляться, как аппаратно, так и программно. Аппаратная реализация обладает большей скоростью вычисления, но, как правило, большей стоимостью. Преимущества программной реализации заключается в гибкости настроек алгоритмов. Не зависимо от способа реализации, для современных криптографических систем защиты информации, существуют следующие требования:

1. Стойкость шифра противостоять криптоанализу должна быть такой, чтобы вскрытие его могло бы быть осуществлено только решением задачи полного перебора пространству ключей(метод грубой силы) и выходить за рамки возможностей существующей на данный момент вычислительной техники с учетом распараллеливания вычислений.

2. Криптостойкость должна обеспечиваться не секретностью алгоритма, а секретностью ключа преобразования, при этом алгоритм может быть общеизвестен.

3. Шифр должен быть стойким, даже в том случае, если нарушителю известны достаточно большое количество открытых данных и соответствующих им зашифрованных данных.

4. Незначительное изменение ключа шифрования или открытого текста должно приводить к существенным изменениям вида зашифрованного текста(лавинный эффект).

5. Шифр текста не должен существенно превосходить по объему соответствующий ему открытый текст.

6. Дополнительные символы, вводимые в процессе шифрования в открытый текст должны быть полностью и надежно скрыты в зашифрованном тексте(следствие лавинного эффекта).

7. Не должно быть простых и легко устанавливаемых зависимостей между ключами, последовательно используемыми в процессе шифрования.

8. Любой ключ из множества возможных должен обеспечивать равную криптостойскость(обеспечение однородного пространства ключей).

9. Стоимость шифрования должна быть согласована со стоимостью защищаемой информации.