Криптографические системы защиты данных

расшифровывает его с помощью открытого ключа центр сертификатов и соответствующего асимметричного алгоритма шифрования-расшифровки.

19. Затем расшифровывается хэш-функция текста с использованием открытого ключа отправителя и асимметричного алгоритма шифрования-расшифровки.

20. Повторно вычисляется хэш-функция полученного исходного текста.

21. Две эти хэш-функции сравниваются для проверки того, что текст не был изменен.

2.2 Алгоритмы шифрования

Алгоритмы шифрования с использованием ключей предполагают, что данные не сможет прочитать никто, кто не обладает ключом для их расшифровки. Они могут быть разделены на два класса, в зависимости от того, какая методология криптосистем напрямую поддерживается ими.

2.2.1 Симметричные алгоритмы

Для шифрования и расшифровки используются одни и те же алгоритмы. Один и тот же секретный ключ используется для шифрования и расшифровки. Этот тип алгоритмов используется как симметричными, так и асимметричными криптосистемами.

Таблица № 2.

Тип

Описание

DES (Data Encryption

Standard) Популярный алгоритм шифрования, используемый как стандарт шифрования данных правительством США.

Шифруется блок из 64 бит, используется 64-битовый ключ (требуется только 56 бит), 16 проходов

Может работать в 4 режимах:

• Электронная кодовая книга (ECB-Electronic Code Book ) - обычный DES, использует два различных алгоритма.

• Цепочечный режим (CBC-Cipher Block Chaining), в котором шифрование шифрование блока данных зависит от результатов шифрования предыдущих блоков данных.

• Обратная связь по выходу (OFB-Output Feedback), используется как генератор случайных чисел.

• Обратная связь по шифратору (CFB-Cipher Feedback), используется для получения кодов аутентификации сообщений.

3-DES или

тройной DES 64-битный блочный шифратор, использует DES 3 раза с тремя различными 56-битными ключами.

Достаточно стоек ко всем атакам

Каскадный 3-DES Стандартный тройной DES, к которому добавлен механизм обратной связи, такой как CBC, OFB или CFB

Очень стоек ко всем атакам.

FEAL (быстрый

алгоритм шифрования) Блочный шифратор, используемый как альтернатива DES

Вскрыт, хотя после этого были предложены новые версии.

IDEA (международный

алгоритм шифрования) 64-битный блочный шифратор, 128-битовый ключ, 8 проходов

Предложен недавно; хотя до сих пор не прошел полной проверки, чтобы считаться надежным, считается более лучшим, чем DES

Skipjack Разработано АНБ в ходе проектов правительства США "Clipper" и "Capstone".

До недавнего времени был секретным, но его стойкость не зависела только от того, что он был секретным.

64-битный блочный шифратор, 80-битовые ключи используются в режимах ECB, CFB, OFB или CBC, 32 прохода

RC2 64-битный блочный шифратор, ключ переменного размера

Приблизительно в 2 раза быстрее, чем DES

Может использоваться в тех же режимах, что и DES, включая тройное шифрование.

Конфиденциальный алгоритм, владельцем которого является RSA Data Security

RC4 Потоковый шифр, байт-ориентированный, с ключом переменного размера.

Приблизительно в 10 раз быстрее DES.

Конфиденциальный алгоритм, которым владеет RSA Data Security

RC5 Имеет размер блока 32, 64 или 128 бит, ключ с длиной от 0 до 2048 бит, от 0 до 255 проходов

Быстрый блочный шифр

Алгоритм, которым владеет RSA Data Security

CAST 64-битный блочный шифратор, ключи длиной от 40 до 64 бит, 8 проходов

Неизвестно способов вскрыть его иначе как путем прямого перебора.

Blowfish. 64-битный блочный шифратор, ключ переменного размера до 448 бит, 16 проходов, на каждом проходе выполняются перестановки, зависящие от ключа, и подстановки, зависящие от ключа и данных.

Быстрее, чем DES

Разработан для 32-битных машин

Устройство с

одноразовыми ключами Шифратор, который нельзя вскрыть.

Ключом (который имеет ту же длину, что и шифруемые данные) являются следующие 'n' бит из массива случайно созданных бит, хранящихся в этом устройстве. У отправителя и получателя имеются одинаковые устройства. После использования биты разрушаются, и в следующий раз используются другие биты.

Поточные шифры Быстрые алгоритмы симметричного шифрования, обычно оперирующие битами (а не блоками бит).

Разработаны как аналог устройства с одноразовыми ключами, и хотя не являются такими же безопасными, как оно, по крайней мере практичны.

2.2.2 Асимметричные алгоритмы

Асимметричные алгоритмы используются в асимметричных криптосистемах для шифрования симметричных сеансовых ключей (которые используются для шифрования самих данных).

Используется два разных ключа - один известен всем, а другой держится в тайне. Обычно для шифрования и расшифровки используется оба этих ключа. Но данные, зашифрованные одним ключом, можно расшифровать только с помощью другого ключа.

Таблица № 3.

Тип

Описание

RSA Популярный алгоритм асимметричного шифрования, стойкость которого зависит от сложности факторизации больших целых чисел.

ECC (криптосистема

на основе

эллиптических кривых) Использует алгебраическую систему, которая описывается в терминах точек эллиптических кривых, для реализации асимметричного алгоритма шифрования.

Является конкурентом по отношению к другим асимметричным алгоритмам шифрования, так как при эквивалентной стойкости использует ключи меньшей длины и имеет большую производительность.

Современные его реализации показывают, что эта система гораздо более эффективна, чем другие системы с открытыми ключами. Его производительность приблизительно на порядок выше, чем производительность RSA, Диффи-Хеллмана и DSA.

Эль-Гамаль. Вариант Диффи-Хеллмана, который может быть использован как для шифрования, так и для электронной подписи.

2.3 Хэш-функции

Хэш-функции являются одним из важных элементов криптосистем на основе ключей. Их относительно легко вычислить, но почти невозможно расшифровать. Хэш-функция имеет исходные данные переменной длины и возвращает строку фиксированного размера (иногда называемую дайджестом сообщения - MD), обычно 128 бит. Хэш-функции используются для обнаружения модификации сообщения (то есть для электронной подписи).

Таблица № 4.

Тип

Описание

MD2 Самая медленная, оптимизирована для 8-битовых машин

MD4 Самая быстрая, оптимизирована для 32-битных машин

Не так давно взломана

MD5 Наиболее распространенная из семейства MD-функций.

Похожа на MD4, но средства повышения безопасности делают ее на 33% медленнее, чем MD4

Обеспечивает целостность данных

Считается безопасной

SHA (Secure

Hash Algorithm) Создает 160-битное значение хэш-функции из исходных данных переменного размера.

Предложена NIST и принята правительством США как стандарт

Предназначена для использования в стандарте DSS

2.4 Механизмы аутентификации

Эти механизмы позволяют проверить подлинность личности участника взаимодействия безопасным и надежным способом.

Таблица № 5.

Тип

Описание

Пароли или PIN-коды

(персональные

идентификационные

номера) Что-то, что знает пользователь и что также знает другой участник взаимодействия.

Обычно аутентификация производится в 2 этапа.

Может организовываться обмен паролями для взаимной аутентификации.

Одноразовый пароль Пароль, который никогда больше не используется.

Часто используется постоянно меняющееся значение, которое базируется на постоянном пароле.

CHAP (протокол

аутентификации

запрос-ответ) Одна из сторон инициирует аутентификацию с помощью посылки уникального и непредсказуемого значения "запрос" другой стороне, а другая сторона посылает вычисленный с помощью "запроса" и секрета ответ. Так как обе стороны владеют секретом, то первая сторона может проверить правильность ответа второй стороны.

Встречная проверка

(Callback) Телефонный звонок серверу и указание имени пользователя приводит к тому, что сервер затем сам звонит по номеру, который указан для этого имени пользователя в его конфигурационных данных.

2.5 Электронные подписи и временные метки

Электронная подпись позволяет проверять целостность данных, но не обеспечивает их конфиденциальность. Электронная подпись добавляется к сообщению и может шифроваться вместе с ним при необходимости сохранения данных в тайне. Добавление временных меток к электронной подписи позволяет обеспечить ограниченную форму контроля участников взаимодействия.

Таблица № 6.

Тип

Комментарии

DSA (Digital

Signature Authorization) Алгоритм с использованием открытого ключа для создания электронной подписи, но не для шифрования.

Секретное создание хэш-значения и публичная проверка ее - только один человек может создать хэш-значение сообщения, но любой может проверить ее корректность.