Шифрование. Основные понятия

Классификация методов криптографического преобразования информации.

Сама криптография не является высшей ступенью классификации смежных с ней дисциплин. Наоборот, криптография совместно с криптоанализом (целью которого является противостояние методам криптографии) составляют комплексную науку – криптологию.

Необходимо отметить, что в русскоязычных текстах по данному предмету встречаются различные употребления основных терминов, таких как "криптография", "тайнопись" и некоторых других. Более того, и по классификации криптоалгоритмов можно встретить различные мнения. В связи с этим автор не претендует на то, что его вариант использования подобных терминов является единственно верным.

В отношении криптоалгоритмов существует несколько схем классификации, каждая из которых основана на группе характерных признаков. Таким образом, один и тот же алгоритм "проходит" сразу по нескольким схемам, оказываясь в каждой из них в какой-либо из подгрупп.

Основной схемой классификации всех криптоалгоритмов является следующая:

1. Тайнопись. Отправитель и получатель производят над сообщением преобразования, известные только им двоим. Сторонним лицам неизвестен сам алгоритм шифрования. Некоторые специалисты считают, что тайнопись не является криптографией вообще, и автор находит это совершенно справедливым.

2. Криптография с ключом. Алгоритм воздействия на передаваемые данные известен всем сторонним лицам, но он зависит от некоторого параметра – "ключа", которым обладают только отправитель и получатель.

3. Симметричные криптоалгоритмы. Для зашифровки и расшифровки сообщения используется один и тот же блок информации (ключ).

4. Асимметричные криптоалгоритмы. Алгоритм таков, что для зашифровки сообщения используется один ("открытый") ключ, известный всем желающим, а для расшифровки – другой ("закрытый"), существующий только у получателя.

5. Весь дальнейший материал будет посвящен криптографии с ключом, так как большинство специалистов именно по отношению к этим криптоалгоритмам используют термин криптография, что вполне оправдано. Так, например, любой криптоалгоритм с ключом можно превратить в тайнопись, просто "зашив" в исходном коде программы некоторый фиксированный ключ. Обратное же преобразование практически невозможно.

В зависимости от характера воздействий, производимых над данными, алгоритмы подразделяются на:

1.-Перестановочные

Блоки информации (байты, биты, более крупные единицы) не изменяются сами по себе, но изменяется их порядок следования, что делает информацию недоступной стороннему наблюдателю.

2.-Подстановочные

Сами блоки информации изменяются по законам криптоалгоритма. Подавляющее большинство современных алгоритмов принадлежит этой группе.

Заметьте: любые криптографические преобразования не увеличивают объем информации, а лишь изменяют ее представление. Поэтому, если программа шифрования значительно (более, чем на длину заголовка) увеличивает объем выходного файла, то в ее основе лежит неоптимальный, а возможно и вообще некорректный криптоалгоритм. Уменьшение объема закодированного файла возможно только при наличии встроенного алгоритма архивации в криптосистеме и при условии сжимаемости информации (так, например, архивы, музыкальные файлы формата MP3, видеоизображения формата JPEG сжиматься более чем на 2-4% не будут).

В зависимости от размера блока информации криптоалгоритмы делятся на:

1.-Потоковые шифры.

Единицей кодирования является один бит. Результат кодирования не зависит от прошедшего ранее входного потока. Схема применяется в системах передачи потоков информации, то есть в тех случаях, когда передача информации начинается и заканчивается в произвольные моменты времени и может случайно прерываться. Наиболее распространенными предстателями поточных шифров являются скремблеры.

2.-Блочные шифры

Единицей кодирования является блок из нескольких байтов (в настоящее время 4-32). Результат кодирования зависит от всех исходных байтов этого блока. Схема применяется при пакетной передаче информации и кодировании файлов.

Криптографические методы защиты информации — это специальные ме­тоды шифрования, кодирования или иного преобразования информации, в ре­зультате которого ее содержание становится недоступным без предъявления некоторой специальной информации (ключа) и обратного преобразования.

Криптографическое преобразование обеспечивает конфиденциальность как данных, так и потока информации, кроме того, оно уменьшает опасность рас­крытия содержания сообщения и анализа трафика, помогает обнаруживать изменения в сообщении, помехи работе и маскировку, гарантирует конфиден­циальность и вносит вклад в обеспечение целостности данных и аутентифика­ции объектов сети. Таким образом, данные методы защиты являются наиболее универсальными в информационно-вычислительных и телекоммуникационных сетях (в особенности распределенных), в связи с чем и важна необходимость их более подробного рассмотрения.

Введем в рассмотрение некоторые понятия:

Криптограмма — единичное закодированное сообщение, готовое для пе­редачи по каналу связи либо для записи на некоторый носитель информации.

Ключ для криптограммы — это конкретное секретное состояние некото­рых параметров алгоритма криптографических преобразований, зная которое можно по криптограмме восстановить исходную информацию.

Шифрование, дешифрование — процесс преобразования исходной инфор­мации в криптограмму, и обратно соответственно, заданный алгоритмом крип­тографического преобразования.

Криптосхемой, или криптографическим алгоритмом будем называть алгоритм шифрования, дешифрования и других криптографических преобразований.

Криптографический протокол - совокупность семантических и синтаксических правил и процедур, определяющих работу функциональных элементов информационной системы в процессе обмена информацией с использованием криптоалгоритмов.

Криптосистема представляет собой совокупность криптографических алгоритмов и протоколов.

Построение современных криптографических систем защиты информации основано на использовании различных методов шифрования информа­ционных сообщений. Эти методы, в свою очередь, подразделяются по ха­рактеру применения ключей шифрования. При этом под ключом понимает­ся секретное состояние (значение) некоторых параметров алгоритма криптопреобразования конфиденциальных сообщений.

Классификация криптоалгоритмов

В зависимости от наличия либо отсутствия ключа кодирующие алгоритмы делятся на тайнопись и криптографию. В зависимости от соответствия ключей шифрования и дешифрования – на симметричные и асимметричные. В зависимости от типа используемых преобразований – на подстановочные и перестановочные. В зависимости от размера шифруемого блока – на потоковые и блочные шифры.

Симметричные криптоалгоритмы

Симметричные криптоалгоритмы выполняют преобразование небольшого (1 бит либо 32-128 бит) блока данных в зависимости от ключа таким образом, что прочесть исходное сообщение можно только зная этот секретный ключ.

Асимметричные криптоалгоритмы

В асимметричных криптоалгоритмах для зашифровывания сообщения используется один ключ, а для расшифровки другой. Ключ шифрования известен всем, но выполняемое преобразование необратимо, поэтому зашифрованный текст не может прочесть никто, кроме получателя – именно он один знает второй (закрытый) ключ.

Дата добавления: 2014-01-05