Огляд існуючих методів рішення проблеми. У цій дипломній роботі буде виведений новий тип шифрування, який, на мій погляд, буде дешевим і одразу ж надійним

Постановка задачі

У цій дипломній роботі буде виведений новий тип шифрування, який, на мій погляд, буде дешевим і одразу ж надійним. Також, буде розроблена методика оцінки ефективності криптографічної системи для полегшення вибору замовника.
Нова методика оцінки ефективності криптографічних систем допоможе підприємству обрати потрібну систему шифрування не переплачуючи за неї. Це полегшить вибір і дасть змогу отримати найкращий варіант саме для даного замовника, враховуючи його побажання.
Виведену нову систему шифрування, в даній дипломній роботі, буде вигідно використовувати для підприємств, які мають на меті захистити внутрішню інформацію. А різні секретні ключі для даного типу шифрування дадуть змогу захистити інформацію одним методом для різних відділів підприємства, що дуже вигідно. Даний тип шифрування дуже легкий у використанні, написаний на мові програмування С++, а отже підходить для використання на всіх персональних комп’ютерах, на яких встановлено ОС Windows.
Ідея алгоритму полягає в шифруванні даних з виведенням надлишкової інформації, що підвищить надійність алгоритму. Чим більше число ми виберемо під ключ, тим більше надлишкової інформації отримаємо і тим складніше буде розшифрувати текст.

Для того, щоб створити новий метод шифрування, необхідно зробити огляд вже існуючих шифрів, взяти з них найкращі ідеї, додати свої і скомпонувати. Але перед цим потрібно зрозуміти що таке криптографія, її загальні визначення та класифікація, а також технологія захисту інформації.
Криптографія – наука про математичні методи забезпечення конфіденційності (неможливість отримати доступ до інформації стороннім особам) і автентичності (цілісності і справжності авторства) інформації. Розвинулась з практичної потреби передавати важливі відомості найнадійнішим чином.
Криптографія займалася виключно забезпеченням конфіденційності повідомлень (тобто шифруванням) — перетворенням повідомлень із зрозумілої форми в незрозумілу і зворотнє відновлення на стороні одержувача, роблячи його неможливим для прочитання для того, хто перехопив або підслухав без секретного знання (а саме ключа, необхідного для дешифровки повідомлення). В останні десятиліття сфера застосування криптографії розширилася і включає не лише таємну передачу повідомлень, але і методи перевірки цілісності повідомлень, ідентифікування відправника/одержувача (аутентифікація), цифрові підписи, інтерактивні підтвердження, та технології безпечного спілкування, тощо.
Для сучасної криптографії характерне використання відкритих алгоритмів шифрування, що припускають використання обчислювальних засобів. Відомо більш десятка перевірених алгоритмів шифрування, які, при використанні ключа достатньої довжини і коректної реалізації алгоритму, роблять шифрований текст недоступним для крипто аналізу.
Криптографія є найпотужнішим на сьогоднішній день засобом захисту інформації. Вона зародилася майже одночасно із самим мистецтвом письма і на сьогоднішній день перетворилася на могутню прикладну науку, засновану на глибоких математичних знаннях. Проти самого криптографічного захисту не допомагають ні різні хитрощі, ні використання самих потужних електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) світу – тут на сторожі таємниць стоїть математика. Єдиною можливістю для зловмисника є обхідні шляхи, такі як крадіжка діючих і використаних ключів, передбачення майбутніх значень генераторів псевдовипадкових чисел.
Криптографічні ключі розрізняються згідно алгоритмам, в яких вони використовуються.
Секретні (Симетричні) ключі – ключі, що використовуються в симетричних алгоритмах (шифрування, вироблення кодів автентичності). Головна властивість симетричних ключів: для виконання як прямого, так і зворотного криптографічного перетворення (шифрування / розшифрування,) необхідно використовувати один і той же ключ (або ж ключ для зворотного перетворення легко обчислюється із ключа для прямого перетворення, і навпаки). З одного боку, це забезпечує більш високу конфіденційність повідомлень, з іншого боку, створює проблеми розповсюдження ключів в системах з великою кількістю користувачів.
Асиметричні ключі – ключі, що використовуються в асиметричних алгоритмах (шифрування); складаються з двох ключів (ключова пара):
Закритий ключ (Private key) – ключ, відомий тільки своєму власнику. Тільки збереження користувачем у таємниці свого закритого ключа гарантує неможливість підробки зловмисником документа і цифрового підпису від імені котрий запевняє.
Відкритий ключ (Public key) – ключ, який може бути опублікований і використовується для перевірки дійсності підписаного документа, а також для попередження шахрайства з боку посвідчує особи у вигляді відмови його від підпису документа. Відкритий ключ підпису обчислюється, як значення деякої функції від закритого ключа, але знання відкритого ключа не дає можливості визначити закритий ключ.
Симетричні криптосистеми володіють одним серйозним недоліком. Пов’язано це із ситуацією, коли спілкування між собою провадять не три-чотири особи, а сотні й тисячі людей. У цьому випадку для кожної пари, що листується між собою, необхідно створювати свій секретний симетричний ключ. Це в підсумку приводить до існування в системі з N користувачів N2/2 ключів. А це вже дуже «пристойне» число. Крім того, при порушенні конфіденційності якої-небудь робочої станції зловмисник одержує доступ до всіх ключів цього користувача й може відправляти, ніби від його імені, повідомлення всім абонентам, з якими «жертва» вела переписку.

Своєрідним рішенням цієї проблеми стала поява асиметричної криптографії. Ця область криптографії дуже молода в порівнянні з іншими представниками. Перша схема, що мала прикладну значимість, була запропонована всього близько 30 років тому. Але за цей час асиметрична криптографія перетворилася в один з основних напрямків криптології, і використовується в сучасному світі також часто, як і симетричні схеми.
Асиметрична криптографія задумана як засіб передачі повідомлень від одного об’єкта до іншого (а не для конфіденційного зберігання інформації, що забезпечують тільки симетричні алгоритми). Тому приймаємо терміни «відправник» – особа, що шифрує, а потім відправляє інформацію з незахищеного каналу й «одержувач» – особа, що приймає й відновлює інформацію в її вихідному вигляді. Основна ідея асиметричних криптоалгоритмів полягає в тому, що для шифрування повідомлення використається один ключ, а при дешифруванні – інший.
Крім того, процедура шифрування обрана так, що вона необоротна навіть за відомим ключем шифрування – це друга необхідна умова асиметричної криптографії. Тобто, знаючи ключ шифрування й зашифрований текст, неможливо відновити вихідне повідомлення – прочитати його можна тільки за допомогою другого ключа – ключа дешифрування. А якщо так, то ключ шифрування для відправлення листів якій-небудь особі можна взагалі не приховувати – знаючи його однаково неможливо прочитати зашифроване повідомлення. Тому, ключ шифрування називають в асиметричних системах «відкритим ключем», а от ключ дешифрування одержувачеві повідомлень необхідно тримати в секреті – він називається «закритим ключем». Напрошується питання: «Чому, знаючи відкритий ключ, не можна обчислити закритий ключ?» – це третя необхідна умова асиметричної криптографії – алгоритми шифрування й дешифрування створюються так, щоб знаючи відкритий ключ, неможливо обчислити закритий ключ.
В цілому система переписки при використанні асиметричного шифрування виглядає в такий спосіб. Для кожного з Nабонентів, що ведуть переписку, обрана своя пара ключів: «відкритий» Ej й «закритий» Dj, де j – номер абонента. Всі відкриті ключі відомі всім користувачам мережі, кожен закритий ключ, навпаки, зберігається тільки в того абонента, якому він належить. Якщо абонент, скажемо під номером 7, збирається передати інформацію абонентові під номером 9, він шифрує дані ключем шифрування E9 і відправляє її абонентові 9. Незважаючи на те, що всі користувачі мережі знають ключ E9 й, можливо, мають доступ до каналу, яким йде зашифроване послання, вони не можуть прочитати вихідний текст, тому що процедура шифрування необоротна за відкритим ключем. І тільки абонент 9, одержавши послання, робить над ним перетворення за допомогою відомого тільки йому ключа D9 і відновлює текст послання. Помітьте, що якщо повідомлення потрібно відправити в протилежному напрямку (від абонента 9 до абонента 7), то потрібно буде використати вже іншу пару ключів (для шифрування ключ E7, а для дешифрування – ключ D7).
Симетричні криптоалгоритми поділяються на:

1. Потокові шифри – побітна обробка інформації. Шифрування і дешифрування в таких схемах може обриватися в довільний момент часу, як тільки з’ясовується, що потік що передається перервався, і також відновлюється при виявленні факту продовження передачі.
1.1 Скремблер – це набір біт, які міняються на кожному кроці по визначеному алгоритму. Після виконання кожного наступного кроку на його виході з’являється шифруючий біт (0 або 1), який накладається на поточний біт.
2. Блочні шифри – перетворення блоку вхідної інформації фіксованої довжини. Схема застосовується при пакетній передачі інформації та кодування файлів.
2.1 Мережа Фейштеля – метод оборотних перетворень тексту, при якому значення, обчислені від однієї з частин тексту, накладається на інші частини. Часто структура мережі виконується таким чином, що для шифрування і дешифрування використовується один і той же алгоритм – різниця полягає лише в порядку використання матеріалу ключа.
В основному, симетричні алгоритми шифрування вимагають менше обчислень, ніж асиметричні. На практиці, це означає, що якісні асиметричні алгоритми в сотні або в тисячі разів повільніші за якісні симетричні алгоритми. Недоліком симетричних алгоритмів є необхідність мати секретний ключ з обох боків передачі інформації. Так як ключі є предметом можливого перехоплення, їх необхідно часто змінювати та передавати по безпечних каналах передачі інформації під час розповсюдження.
Переваги:
— Швидкість
— Простота реалізації (за рахунок більш простих операцій)
— Необхідна менша довжина ключа для порівнянної стійкості
— Вивченість (за рахунок більшого віку)
Недоліки:
— Складність управління ключами у великій мережі. Це означає квадратичне зростання числа пар ключів, які треба генерувати, передавати, зберігати і знищувати в мережі. Для мережі в 10 абонентів потрібно 45 ключів, для 100 вже 4950, для 1000 – 499500.
— Складність обміну ключами. Для застосування необхідно вирішити проблему надійної передачі ключів кожному абоненту, тому що потрібен секретний канал для передачі кожного ключа обом сторонам.
Для компенсації недоліків симетричного шифрування в даний час широко застосовується комбінована (гібридна) криптографічний схема, де за допомогою асиметричного шифрування передається сеансовий ключ, що використовується сторонами для обміну даними за допомогою симетричного шифрування.
Важливою властивістю симетричних шифрів є неможливість їх використання для підтвердження авторства, так як ключ відомий кожній стороні. [4]

Дата добавления: 2015-07-13