Особенности криптографической системы. Преимущества.

Преимущество асимметричных шифров передсимметричными шифрамисостоит в отсутствии необходимости передачи секретного ключа. Сторона, желающая принимать зашифрованные тексты, в соответствии с используемым алгоритмом вырабатывает пару «открытый ключ - закрытый ключ». Значения ключей связаны между собой, однако вычисление одного значения из другого должно быть невозможным с практической точки зрения. Открытый ключ публикуется в открытых справочниках и используется для шифрования информации контрагентом. Закрытый ключ держится в секрете и используется для расшифрования сообщения, переданного владельцу пары ключей. Начало асимметричным шифрам было положено в 1976 году в работе Винфилда Диффи и Мартина Хеллмана «Новые направления в современной криптографии». Они предложили систему обмена общим секретным ключом на основе проблемы дискретного логарифма. Вообще, в основу известных асимметричных криптосистем заложена одна из сложных математических проблем, которая позволяет строить односторонние функции и функции-ловушки.

Недостатки.

Асимметричные криптосистемы не лишены недостатков. Они требуют существенно больших вычислительных ресурсов (это недостаток можно преодолеть с помощью гибридных криптосистем). Кроме того необходимо обеспечить аутентичность самих публичных ключей, для чего обычно используют сертификаты.

Виды асимметричных шифров. • rsa, • Elgamal, • Rabin.

Ключ.

Ключ - секретная информация, используемая криптографическим алгоритмом при шифровании/расшифровке сообщений, постановке и проверке цифровой подписи, вычислении кодов аутентичности (MAC). При использовании одного и того же алгоритма результат шифрования зависит от ключа. Для современных алгоритмов сильной криптографии утрата ключа приводит к практической невозможности расшифровать информацию. Согласно принципу Кирхгофа, надёжность криптографической системы должна определяться сокрытием секретных ключей, но не сокрытием используемых алгоритмов или их особенностей.

Длина ключа. Количество информации в ключе, как правило, измеряется в битах.

Для современных симметричных алгоритмов (AES, CAST5, IDEA, Blowfish, Twofish) основной характеристикой криптостойкости является длина ключа. Шифрование с ключами длиной 128 бит и выше считается сильным, так как для расшифровки информации без ключа требуются годы работы мощных суперкомпьютеров. Для асимметричных алгоритмов, основанных на проблемах теории чисел (проблема факторизации - RSA, проблема дискретного логарифма - Elgamal) в силу их особенностей минимальная надёжная длина ключа в настоящее время - 1024 бит. Для асимметричных алгоритмов, основанных на использовании теории эллиптических кривых (ECDSA, ГОСТ Р 34.10-2001, ДСТУ 4145-2002), минимальной надёжной длиной ключа считается 163 бит, но рекомендуются длины от 191 бит и выше.

Классификация ключей. Криптографические ключи различаются согласно алгоритмам, в которых они используются.

Симметричные ключи - ключи, используемые в симметричных алгоритмах (шифрование, выработка кодов аутентичности). Главное свойство симметричных ключей: для выполнения как прямого, так и обратного криптографического преобразования (шифрование/расшифровывание, вычисление MAC/проверка MAC) необходимо использовать один и тот же ключ (либо же ключ для обратного преобразования легко вычисляется из ключа для прямого преобразования, и наоборот). С одной стороны, это обеспечивает более высокую конфиденциальность сообщений, с другой стороны, создаёт проблемы распространения ключей в системах с большим количеством пользователей.

Асимметричные ключи - ключи, используемые в асимметричных алгоритмах (шифрование, ЭЦП); вообще говоря, являются ключевой парой, поскольку состоят из двух ключей:

1. Секретный ключ (en:Private key) - ключ, известный только своему владельцу.

2. Открытый ключ (en:Public key) - ключ, доступный всем пользователям криптографической системы.

Главное свойство ключевой пары: по секретному ключу легко вычисляется открытый ключ, но по известному открытому ключу практически невозможно вычислить секретный. В алгоритмах ЭЦП подпись обычно ставится на секретном ключе пользователя, а проверяется на открытом. Таким образом, любой может проверить, действительно ли данный пользователь поставил данную подпись. Тем самым асимметричные алгоритмы обеспечивают не только целостность информации, но и её аутентичность. При шифровании же наоборот, сообщения шифруются на открытом ключе, а расшифровываются на секретном. Таким образом, расшифровать сообщение может только адресат и больше никто (включая отправителя). Использование асимметричных алгоритмов снимает проблему распространения ключей пользователей в системе, но ставит новые проблемы: достоверность полученных ключей. Эти проблемы более-менее успешно решаются в рамках инфраструктуры открытых ключей (PKI).

• Сеансовые (сессионные) ключи — ключи, вырабатываемые между двумя пользователями, обычно для защиты канала связи. Обычно сеансовым ключом является общий секрет — информация, которая вырабатывается на основе секретного ключа одной стороны и открытого ключа другой стороны. Существует несколько протоколов выработки сеансовых ключей и общих секретов, среди них, в частности, алгоритм Диффи-Хелмана.

• Подключи — ключевая информация, вырабатываемая в процессе работы криптографического алгоритма на основе ключа. Зачастую подключи вырабатываются на основе специальной процедуры развёртывания ключа.

PGP.

PGP (англ. Pretty Good Privacy) - компьютерная программа, позволяющая выполнять операции шифрования (кодирования) и цифровой подписи сообщений, файлов и другой информации, представленной в электронном виде. Первоначально разработана Филиппом Циммерманном в 1991 году. PGP имеет множество реализаций, совместимых между собой и рядом других программ (GnuPG, FileCrypt и др.) благодаря стандарту OpenPGP (RFC 2440), но имеющих разный набор функциональных возможностей. Существуют реализации PGP для всех наиболее распространённых операционных систем. Кроме свободно распространяемых, есть коммерческие реализации:

• PGP Universal

• PGP Corporate Desktop

• PGP Workgroup Desktop

• PGP Command Line

• PGP Personal Desktop

• PGP Whole Disk

• PGP SDK

• PGP Mobile

Пользователь PGP создаёт ключевую пару: открытый и закрытый ключ. При генерации ключей задаются их владелец (Имя и адрес электронной почты), тип ключа, длина ключа и срок его действия.

PGP поддерживает три типа ключей RSA v4, RSA legacy (v3) и Diffie-Hellman/DSS (Elgamal в терминологии GnuPG). Для ключей RSA legacy длина ключа может составлять от 1024 до 2048 бит, а для Diffie-Hellman/DSS и RSA - от 1024 до 4096. Ключи RSA legacy содержат одну ключевую пару, а ключи Diffie-Hellman/DSS и RSA могут содержать один главный ключ и дополнительные ключи для шифрования. При этом ключ электронной подписи в ключах Diffie-Hellman/DSS всегда имеет размер 1024. Срок действия для каждого из типов ключей может быть определён как неограниченный или до конкретной даты. Для защиты ключевого контейнера используется секретная фраза. Ключи RSA legacy (v3) сейчас не используются и выведены из стандарта OpenPGP (RFC 2440).

PKI (Инфраструктура открытых ключей).

Инфраструктура открытых ключей (англ. PKI - Public Key Infrastructure) - современная система управления криптографической защитой, в том числе и в агрессивной среде, например Интернет.

Задачей PKI является определение политики выпуска цифровых сертификатов, выдача их и аннулирование, хранение информации, необходимой для последующей проверки правильности сертификатов. В число приложений, поддерживающих PKI, входят: защищенная электронная почта, протоколы платежей, электронные чеки, электронный обмен информацией, защита данных в сетях с протоколом IP, электронные формы и документы с электронной цифровой подписью (ЭЦП). Деятельность инфраструктуры управления открытыми ключами осуществляется на основе регламента системы. Инфраструктура открытых ключей основывается на использовании принципов криптографической системы с открытым ключом. Инфраструктура управления открытыми ключами состоит из центра сертификации, конечных пользователей, и опциональных компонентов: центра регистрации и сетевого справочника.