Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Компьютерная  безопасность Атаки на уровне сетевого программного обеспечения Программы-шпионы Взлом парольной защиты Безопасность компьютерной сети Анализаторы протоколов Криптографические методы защиты

Криптографические методы защиты информации

Основы криптографии

Зачем нужна криптография

Криптография бывает разная. Есть криптография, которая не позволяет вашему малолетнему сынишке насладиться созерцанием изображений обнаженной натуры, втайне переписанных вами ночью из сети Internet на домашний компьютер. Но кроме этого существует и криптография, которая не дает вашему правительству узнать про вас то, что вы не хотите, чтобы оно знало.

Если я напишу письмо, положу его в сейф, а сейф спрячу подальше от посторонних глаз и на спор попрошу вас прочесть мое письмо, — это не безопасность, а банальная игра в прятки. Но если я предоставлю вам свободный доступ не только к моему запертому сейфу, но и к сотне других подобных ему сейфов, к их ключевым комбинациям, позволю вам и лучшим взломщикам сейфов в мире во всех подробностях изучить конструкцию моего сейфа вместе с замком, но все равно никто не сможет открыть мой сейф и прочесть находящееся в нем письмо — вот это настоящая безопасность!

В течение многих лет такая криптография была прерогативой исключительно военных. Агентство национальной безопасности (АНБ) в США, а также соответствующие ведомства в Англии, России, и в других развитых странах тратили огромные деньги на обеспечение безопасности собственных линий связи и на добывание полезной информации из чужих. А простые граждане, не имея достаточных финансовых средств и не обладая необходимыми знаниями, были бессильны защитить свою частную жизнь от вмешательства со стороны государства.

За последние 20 лет положение в корне изменилось. Этому способствовали чрезвычайно интенсивные научные исследования в области криптографии, которые привели к тому, что современная компьютерная криптография “обитает” не только в стенах строго охраняемых военных учреждений, но и на страницах общедоступных журналов, монографий и учебников. Теперь при желании кто угодно может зашифровать свои данные таким образом, чтобы защитить их от самого могущественного противника — правительственных ведомств, специализирующихся на краже информации.

Нуждается ли рядовой обыватель в подобной защите? Конечно, нуждается. Под ее прикрытием он может вести учет своих финансовых затрат, не опасаясь, что с ними ознакомятся налоговые службы. Он может разрабатывать новое изделие для последующей выгодной продажи на рынке, надежно пряча детали своей разработки от конкурентов. Он может завести любовницу и не бояться, что волей случая жена окажется посвященной в подробности его тайной любовной переписки. Ведь любой не застрахован от ситуации, когда он занимается какой-то деятельностью, которую он сам не считает незаконной, но которая впоследствии может быть объявлена кем-то вне закона. Каковы бы ни были причины, человек имеет право на частную жизнь, в том числе — на сохранение в тайне любых сведений, которые он сочтет нужным не предавать огласке. И никому, в том числе и государству, не должно быть до них никакого дела.

На практике все обстоит совершенно иначе. Своим Указом № 334 от 3 апреля 1995 г. президент России строго-настрого запретил “деятельность юридических и физических лиц, связанную с разработкой, производством, реализацией и эксплуатацией шифровальных средств, [...] предоставлением услуг в области шифрования информации”, без государственных лицензий. А российские спецслужбы обязал “осуществлять выявление юридических и физических лиц, нарушающих требования настоящего Указа”. Что с такими лицами будут делать — вырывать им ноздри или просто ставить клеймо на лоб, чтобы другим неповадно было, — в президентском Указе не сказано. Но и без этого у государственных чиновников в России появились все необходимые полномочия, чтобы при необходимости можно было воспрепятствовать внедрению надежных систем криптографической защиты информации. Надо сказать, что аналогично действует и американское правительство, которое путем введения государственного стандарта шифрования с передачей ключей на хранение пытается узаконить для себя право шпионить за своими гражданами.

Таким образом, становится совершенно очевидно, что надежность шифровальных средств — традиционно лишнее качество для “Большого брата”, независимо от его национальной принадлежности. Совершенно в духе знаменитого романа “1984”, принадлежащего перу английского писателя Джорджа Оруэлла, звучат аргументы сторонников введения ничем не ограниченного права государства на перехват информации частного характера. Они заявляют, что с человеком, которому есть что скрывать от собственного государства, происходит что-то неладное, поэтому к нему необходимо как следует присмотреться.

В любом демократическом государстве правоохранительным органам традиционно предоставлялась возможность на законных основаниях вести слежку, если разрешение на нее было получено в судебном порядке. Ныне этого недостаточно: правительства принуждают своих граждан самих принять все необходимые меры, чтобы можно было без помех вести за ними наблюдение. Тем самым государственная власть узурпирует права, которые в демократическом государстве должны принадлежать народу. И если в такой стране начнет править диктатор, его власть будет неограниченной. Свергнуть его будет невозможно, ибо любая попытка граждан объединиться вместе, чтобы противостоять диктатуре, станет ему известна. Настолько всемогущей является современная технология.

В связи с вышесказанным необходимо, чтобы все спецслужбы, которые обладают правом доступа к современным техническим средствам слежки за гражданами своей страны, действовали в рамках законности и под контролем компетентных органов, подотчетных народу, ибо пересечь обратно границу, один раз перейденную в направлении от демократии к диктатуре, будет уже невозможно. Ведь даже в США — стране с самой развитой, по общему признанию, демократией в мире, никто не имеет достаточных гарантий того, что не разделит судьбу многих честных соотечественников, которые в разное время подвергались преследованию только потому, что их убеждения были неугодны властям.

Самая затяжная и беспощадная война нашего столетия ведется поразительно тихо. В ней обходятся без ракетно-бомбовых ударов и без расстрела заложников. Однако и здесь порочат, калечат и уничтожают людей точно так же, как и на обычной войне. А отвоевываются не чужие территории или право распоряжаться судьбами побежденных, а информация. И противостоят друг другу не “хорошие” и “плохие” парни, даже не озверевшие наемники, а государство и его граждане.

В информационной войне государство пользуется двумя основными видами оружия. Во-первых, в любую сертифицированную государством систему защиты информации встраивается так называемый потайной ход, который иногда еще именуют лазейкой. Еще в 1991 г. в сенат США был внесен законопроект, который требовал, чтобы любое американское криптографическое оборудование содержало потайной ход, известный АНБ. Поэтому совершенно не удивительно, что один из крупнейших разработчиков криптографического оборудования в США— компания AT&T — нисколько не скрывает того факта, что у американского правительства есть “ключики” от “потайных ходов”, ведущих во все ее системы вне зависимости от того, насколько сложные пароли придумают неискушенные пользователи.

Второй способ обмана граждан является более изощренным и состоит в применении системы с депонированием ключей. В этом случае прочесть сообщение можно только при наличии всех частей ключа, использованного для засекречивания этого сообщения. Тайна переписки гарантируется до тех пор, пока государству не понадобится с ней ознакомиться. Тогда стоит заручиться согласием, скажем, тех доверенных лиц или организаций, которым были отданы на хранение части ключа, — и тайное станет явным. В США данный подход был подвергнут справедливой критике со стороны большинства специалистов, а корпоративные пользователи с негодованием отвергли саму идею довериться правительству в таком деликатном вопросе, как коммерческая тайна. И это в законопослушной Америке, где ставшие явными попытки спецслужб вторгнуться в частную жизнь своих граждан встречают немедленный и достойный отпор!

Из сказанного следует сделать один важный вывод. Недостаточно уметь защищать себя с помощью закона, непременно требуется еще и криптографическая защита. Шифрование играет слишком большую роль в современном мире, чтобы отдать его на откуп государству.

Криптографические средства можно объявить вне закона. Но ваша личная информация всегда будет легальной, и, следовательно, должна быть надежно защищена от посторонних.

Терминология

Шифрование и расшифрование

Предположим, что отправитель хочет послать сообщение получателю. Более того, отправитель желает засекретить это сообщение, чтобы никто, кроме получателя, не смог его прочитать.

Сообщение состоит из открытого текста. Процесс преобразования открытого текста с целью сделать непонятным его смысл для посторонних называется шифрованием. В результате шифрования сообщения получается шифр-текст. Процесс обратного преобразования шифртекста в открытый текст называется расшифрованием.

Наука, которая учит, как следует поступать, чтобы сохранить содержание сообщений в тайне, называется криптографией. Людей, занимающихся криптографией, зовут криптографами. Криптоаналитики являются специалистами в области криптоанализа — науки о вскрытии шифров, которая отвечает на вопрос о том, как прочесть открытый текст, скрывающийся под шифрованным. Раздел науки, объединяющий криптографию и криптоанализ, именуется криптологией.

Обозначим открытый текст буквой Р (от английского слова plaintext). Это может быть текстовый файл, битовое изображение, оцифрованный звук — что угодно. Единственное ограничение связано с тем, что, поскольку предметом изложения является компьютерная криптография, под Р понимаются исключительно двоичные данные.

Шифртекст обозначается буквой С (от английского слова ciphertext) и также представляет собой двоичные данные. Объем полученного шифртекста иногда совпадает с объемом соответствующего открытого текста, а иногда превышает его. После зашифрования преобразованный открытый текст может быть передан по каналам компьютерной сети или сохранен в памяти компьютера.

На вход функции шифрования Е подается Р, чтобы на выходе получить С. В обозначениях, принятых в математике, это записывается как:

Е(Р) = С

При обратном преобразовании шифртекста в открытый текст на вход функции расшифрования D поступает С, а на выходе получается Р:

D(C) = М

Поскольку смысл любого криптографического преобразования открытого текста состоит в том, чтобы потом этот открытый текст можно было восстановить в первозданном виде, верно следующее соотношение:

D(E(P)) = Р

Аутентификация, целостность и неоспоримость

Помогая сохранить содержание сообщения в тайне, криптография может быть использована, чтобы дополнительно обеспечить решение следующих задач:

Аутентификация. Получателю сообщения требуется убедиться, что оно

исходит от конкретного отправителя. Злоумышленник не может прислать фальшивое сообщение от чьего-либо имени.

Целостность. Получатель сообщения в состоянии проверить, были ли

внесены какие-нибудь изменения в полученное сообщение в ходе его передачи. Злоумышленнику не позволено заменить настоящее сообщение на фальшивое.

Неоспоримость. Отправитель сообщения должен быть лишен

возможности впоследствии отрицать, что именно он является автором этого сообщения.

Перечисленные задачи часто приходится решать на практике для организации взаимодействия людей при помощи компьютеров и компьютерных сетей. Подобные же задачи возникают и в случае личностного человеческого общения: часто требуется проверить, а действительно ли ваш собеседник тот, за кого он себя выдает, и подлинны ли предъявленные им документы, будь то паспорт, водительское удостоверение или страховой полис. Вот почему в обыденной жизни не обойтись без аутентификации, проверки целостности и доказательства неоспоримости, а значит и без криптографии.

Нарушение авторских и смежных прав в Гражданском кодексе РФ. Кодекс об административных нарушениях РФ в области защиты информации. Тема- Стандарты и спецификации в области информационной безопасности. Стандарт МО США «Критерии оценки доверенных систем» («Оранжевая книга»). Понятие доверенной системы. Критерии степени доверия. Стандарт МО США «Критерии оценки доверенных систем» («Оранжевая книга»). Понятие доверенной вычислительной базы. Монитор обращений.
Аппаратное и программное шифрование