Цифровые подписи, криптографические хэш-функции и генераторы случайных чисел

Некоторые из асимметричных алгоритмов могут использоваться для генерирования цифровой подписи. Цифровой подписью называют блок данных, сгенерированный с использованием секретного ключа. С помощью открытого ключа можно проверить, что данные были сгенерированы с помощью секретного ключа. Алгоритм генерации цифровой подписи должен обеспечивать создание секретного ключа.

Цифровые подписи используются для подтверждения того, что сообщение пришло действительно от данного отправителя. Подписи используются для проставления штампа времени на документах: сторона, которой мы доверяем, подписывает документ со штампом времени с помощью своего секретного ключа и подтверждает, что документ уже существовал в момент, объявленный в штампе времени.

Цифровые подписи также вы имеете возможность использовать для достоверности того, что документ принадлежит определенному лицу. Это делается так: открытый ключ и информация о том, кому он принадлежит, подписываются стороной, которой доверяем. При этом доверять подписывающей стороне мы можем на основании того, что ее ключ был подписан третьей стороной. Таким образом, возникает иерархия доверия.

В распределенной инфраструктуре нет необходимости иметь универсальные для всех корневые ключи, и каждая из сторон может доверять своему набору корневых ключей.

Эта концепция носит название сети доверия (web of trust) и реализована, например, в PGP.

Цифровая подпись документа обычно создается так: из документа генерируется так называемый дайджест, и к нему добавляется информация о том, кто подписывает документ, штамп времени и прочее. Получившаяся строка далее зашифровывается секретным ключом подписывающего с использованием того или иного алгоритма. Получившийся зашифрованный набор бит и представляет собой подпись. К подписи обычно прикладывается открытый ключ подписавшегося. Получатель сначала решает для себя, доверяет ли он тому, что открытый ключ принадлежит именно тому, кому должен принадлежать, и затем дешифрует подпись с помощью открытого ключа. В случае, если подпись нормально дешифровалась, и ее содержимое соответствует дайджесту, то сообщение считается подтвержденным.

Свободно доступны несколько методов создания и проверки цифровых подписей. Наиболее известным является алгоритм RSA.

Криптографические хэш-функции используются обычно для генерации дайджеста сообщения при создании цифровой подписи. Хэш-функции отображают сообщение в имеющее фиксированный размер хэш-значение таким образом, что все множество возможных сообщений распределяется равномерно по множеству хэш-значений. При этом криптографическая хэш-функция делает это таким образом, что практически невозможно подогнать документ к заданному хэш-значению.

Криптографические хэш-функции обычно производят значения длиной в 128 и более бит.

Криптографические генераторы случайных чисел производят случайные числа, которые используются в криптографических приложениях, например - для генерации ключей. Обычные генераторы случайных чисел, имеющиеся во многих языках программирования и программных средах, не подходят для нужд криптографии.

В идеале случайные числа должны основываться на настоящем физическом источнике случайной информации, которую невозможно предсказать. Примеры таких источников включают шумящие полупроводниковые приборы, младшие биты оцифрованного звука, интервалы между прерываниями устройств или нажатиями клавиш. Полученный от физического источника шум затем «дистиллируется» криптографической хэш-функцией так, чтобы каждый бит зависел от каждого бита. Задачей является получить данные, непредсказуемые для внешнего наблюдателя. Для достижения этого случайный пул должен содержать, как минимум, 128 бит настоящей энтропии.

Криптографические генераторы псевдослучайных чисел обычно используют большой пул, содержащий случайную информацию. Биты генерируется путем выборки из пула с возможным прогоном через криптографическую хэш-функиию, чтобы спрятать содержимое пула от внешнего наблюдателя.

Дата добавления: 2014-01-11