Что такое шифрование с открытым ключом

Какие бывают шифры

Что такое шифрование и дешифрование

Лекция 5. Кодирование и шифрование. Защита информации

Проблема защиты информации от несанкционированного доступа заметно обострилась в связи с широким распространением компьютерных сетей (особенно глобальных). Защита информации необходима для уменьшения вероятности разглашения, утечки, умышленного искажения, утраты или уничтожения информации, представляющей определенную ценность для ее владельца.

В настоящее время проблемами защиты информации занимается криптология, которая разделяется на два направления.

Криптография- наука о защите информации от несанкционированного получения ее посторонними лицами. Сфера ее интересов - разработка и исследование методов шифрования информации.

Сфера интересов криптоанализапротивоположная - разработка и исследование методов дешифрования шифрограммы даже без знания ключа.

Под ключомпонимается секретная информация, определяющая, какое преобразование из множества возможных преобразований выполняется в данном случае над открытым текстом.

Дешифрование- обратный шифрованию процесс. На основе ключа зашифрованный текст преобразуется в исходный открытый. Процесс получения открытого сообщения из шифрованного без заранее известного ключа называется вскрытием или взломом шифра.

Существует несколько классификаций шифров.

По характеру использования ключа алгоритмы шифрования можно разделить на симметричные и несимметричные.

В первомслучае в шифраторе отправителя и дешифраторе получателя используется один и тот же ключ.

Во второмслучае получатель вначале по открытому каналу передает отправителю открытый ключ, с помощью которого отправитель шифрует информацию. При получении информации получатель дешифрует ее с помощью второго секретного ключа.

При оценке эффективности шифра обычно руководствуются правилом Керкхоффа, согласно которому стойкость шифра определяется только секретностью ключа, т.е. известны все детали алгоритма шифрования и дешифрования, но неизвестен ключ.

Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его устойчивость к дешифрованию без знания ключа.

Алгоритмы шифрования с открытым ключом используют так называемые необратимые функции, которые обладают следующим свойством. При заданном значении аргумента х относительно просто вычислить значение функции f(x), однако, если известно значение функции f(x), то нет простого пути для вычисления значения аргумента х.

Все используемые в настоящее время криптосистемы с открытым ключом опираются на один из следующих типов необратимых преобразований:

· Разложение больших чисел на простые множители (алгоритм RSA).

· Вычисление логарифма или возведение в степень (алгоритм DH).

· Вычисление корней алгебраических уравнений.

Например, легко в уме найти произведение двух простых чисел 11 и 13 (143). Но попробуйте быстро в уме найти два простых числа, произведение которых равно 437 (19 и 23). Такие же трудности возникают и при использовании вычислительной техники (можно, но долго). Таким образом, в системе кодирования, основанной на разложении на множители, используются два разных ключа. Ключ шифрования основан на произведении двух огромных простых чисел, а ключ дешифрования - на самих простых числах.

Было предложено (в 40-х годах 20-го века) разрабатывать шифр так, чтобы его раскрытие было эквивалентно решению сложной математической задачи. Сложность задачи должна быть такой, чтобы объем необходимых вычислений превосходил бы возможности современных ЭВМ.

В несимметричныхсистемах приходится применять длинные ключи (1024 бит и больше). Это резко увеличивает время шифрования, генерация ключей становится довольно длительной, зато пересылать ключи можно по открытым каналам связи.

В симметричныхалгоритмах используют более короткие ключи, поэтому шифрование и дешифрование происходят быстрее. Но рассылка ключей становится сложной процедурой.

В США для передачи секретных сообщений наибольшее распространение получил стандарт DES. Он предусматривает троекратное шифрование данных разными ключами.

На протяжении всего времени дешифрованию криптограмм помогает частотный анализ появления отдельных символов и их сочетаний. Вероятности появления отдельных букв в тексте сильно различаются. Например, в русском языке буква "о" появляется в 45 раз чаще буквы "ф" и в 30 раз чаще буквы "э". Анализируя достаточно длинный текст, зашифрованный методом замены, можно по частотам появления символом произвести замену и восстановить исходный текст.

По мнению некоторых специалистов, нет нераскрываемых шифров. Рассекретить любую шифрограмму можно либо за большое время, либо за большие деньги (использование нескольких суперкомпьютеров).

Есть и другое мнение. Если длина ключа равна длине сообщения, а ключ генерируется из случайных чисел с равновероятным распределением и меняется с каждым новым сообщением, то шифр невозможно взломать даже теоретически.