1 Теоретические основы криптографии 9. КолСодержание Теоретические основы криптографии 9

• Название: КолСодержание Теоретические основы криптографии 9
• Дата: 01.12.2019
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: 1 Теоретические основы криптографии 9.doc
• Тип: Реферат; #97986
• страница: 2 из 16

1. Теоретические основы криптографии

1.1. Общие сведения по классической криптографии

Прежде чем перейти к рассмотрению практического применения криптографических преобразований, необходимо уделить внимание вопросам, которые в рамках криптографии давно признаются классическими, а именно основам построения систем засекреченной связи.

Под системой засекреченной связи будем понимать систему передачи информации, в которой смысл передаваемой информации скрывается с помощью криптографических преобразований. При этом сам факт передачи информации не утаивается. В основе каждой системы засекреченной связи – использование алгоритмов шифрования как основного средства сохранения конфиденциальности.

В качестве информации, подлежащей защите, будут рассматриваться тексты, построенные на некотором алфавите. Под этими терминами понимается следующее.

Алфавит – конечное множество используемых для кодирования информации знаков.

Текст – упорядоченный набор, составленный из символов алфавита.

В качестве алфавитов можно привести следующие:

• 
  Алфавит Z₃₃ – 32 буквы русского алфавита и пробел;
  
• 
  Алфавит Z₂₅₆ – символы, входящие в стандартные коды ASCII и КОИ-8
  
• 
  Бинарный алфавит Z₂ = {0,1}
  

Зашифрование – процесс криптографического преобразования множества открытых текстов в множество закрытых (шифрованных) текстов.

Расшифрование – процесс криптографического преобразования закрытых сообщений в открытые.

Дешифрование – процесс нахождения открытого сообщения, соответствующего заданному закрытому при неизвестном криптографическом преобразовании.

Первые два процесса управляются с помощью некоторой секретной информации сравнительно малого размера, называемой секретным ключом. Ключ используется для управления процессом криптографического преобразования и является легко сменяемым элементом криптосистемы. Ключ может быть заменен пользователями в произвольный момент времени, тогда как сам алгоритм шифрования является долговременным элементом криптосистемы и связан с длительным этапом разработки и тестирования.

Абстрактно систему засекреченной связи можно описать как множество отображений множества открытых сообщений в множество закрытых. Выбор конкретного типа преобразования определяется ключом зашифрования (или расшифрования). Отображения должны обладать свойством взаимооднозначности, т.е. при расшифровании должен получаться единственный результат, совпадающий с первоначальным открытым сообщением (см. рис. 1.1) Ключи зашифрования и расшифрования могут в общем случае быть различными, хотя для простоты рассуждений предположим, что они идентичны. Множество, из которого выбираются ключи, называется ключевым пространством. Совокупность процессов зашифрования, множества открытых сообщений, множества возможных закрытых сообщений и ключевого пространства называется алгоритмом шифрования. Совокупность процессов расшифрования, множества возможных закрытых сообщений, множества открытых сообщений и ключевого пространства называется алгоритмом расшифрования.


Рисунок 1. Общая структура системы засекреченной связи


Работу системы засекреченной связи можно описать следующим образом:

1. 
   Из ключевого пространства выбирается ключ зашифрования K и отправляется по надежному каналу передачи.
   
2. 
   К открытому сообщению C, предназначенному для передачи, применяют конкретное преобразование Fk, определяемое ключом K, для получения зашифрованного сообщения M: M = Fk(C).
   
3. 
   Полученное зашифрованное сообщение M пересылают по каналу передачи данных.
   
4. 
   На принимающей стороне к полученному сообщению M применяют конкретное преобразование Dk, определяемое из всех возможных преобразований ключом K, для получения открытого сообщения C: C = Dk(M).
   

Для современных криптографических систем защиты информации сформулированы следующие общепринятые требования:

• 
  зашифрованное сообщение должно поддаваться чтению только при наличии ключа;
  
• 
  число операций, необходимых для определения использованного ключа шифрования по фрагменту шифрованного сообщения и соответствующего ему открытого текста, должно быть не меньше общего числа возможных ключей;
  
• 
  число операций, необходимых для pасшифpовывания информации путем пеpебоpа всевозможных ключей должно иметь строгую нижнюю оценку и выходить за пределы возможностей современных компьютеров (с учетом возможности использования сетевых вычислений);
  
• 
  знание алгоритма шифрования не должно влиять на надежность защиты;
  
• 
  незначительное изменение ключа должно приводить к существенному изменению вида зашифрованного сообщения даже при использовании одного и того же ключа;
  
• 
  стpуктуpные элементы алгоритма шифрования должны быть неизменными;
  
• 
  дополнительные биты, вводимые в сообщение в процессе шифрования, должны быть полностью и надежно скрыты в шифрованном тексте;
  
• 
  длина шифрованного текста должна быть равной длине исходного текста;
  
• 
  не должно быть простых и легко устанавливаемых зависимостей между ключами, последовательно используемыми в процессе шифрования;
  
• 
  любой ключ из множества возможных должен обеспечивать надежную защиту информации;
  
• 
  алгоритм должен допускать как пpогpаммную, так и аппаратную реализацию, при этом изменение длины ключа не должно вести к качественному ухудшению алгоритма шифрования.
  

Между людьми происходит интенсивный обмен информацией, причем часто на большие расстояния. Для осуществления такого обмена существуют различные виды общедоступных технических каналов связи: телеграф, телефон, радио, телевидение. Технический канал связи при этом априорно считается ненадежным, т.е. любое зашифрованное сообщение может быть перехвачено незаконным пользователем.

В криптографии рассматривается некоторый злоумышленник (оппонент, криптоаналитик противника, нарушитель, нелегальный пользователь), который осведомлен об используемых криптографических методах, алгоритмах, и пытается вскрыть их. Вскрытие криптосистемы может заключаться, например, в несанкционированном чтении информации, формировании чужой подписи, изменении результатов голосования, нарушении тайны голосования, модифицировании данных, которое не будет замечено законным пользователем. Разнообразные действия оппонента в общем случае называются криптографической атакой (нападением). Специфика криптографии состоит в том, что она направлена на разработку методов, обеспечивающих стойкость к любым действиям злоумышленника.

Центральным является вопрос, насколько надежно решается та или иная криптографическая проблема. Ответ на этот вопрос непосредственно связан с оценкой трудоемкости каждой конкретной атаки на криптосистему. Решение такой задачи, как правило, чрезвычайно сложно и составляет самостоятельный предмет исследований, называемый криптоанализом. Криптография и криптоанализ образуют единую область науки – криптологию, которая в настоящее время является новым разделом математики, имеющим важные приложения в современных информационных технологиях.