Составные криптографические системы

В стандартных криптографических системах, таких, как US Federal Data Encryption Standart (DES), один и тот же ключ используется и для шифрования, и для расшифровки. Это значит, что ключ должен первоначально быть передан через секретные каналы так, чтобы обе стороны могли иметь его до того, как шифрованные сообщения будут посылаться по обычным каналам. Это может быть неудобно. Если вы имеете секретный канал для обмена ключами, тогда вообще зачем вам нужна криптография?

В криптографической системе с открытым ключом каждый имеет два связанных взаимно однозначно ключа: публикуемый общий ключ и секретный ключ. Каждый из них дешифрует код, сделанный с помощью другого. Знание общего ключа не позволяет вам вычислить соответствующий секретный ключ. Общий ключ может публиковаться и широко распространяться через коммуникационные сети. Такой протокол обеспечивает секретность без необходимости использовать специальные каналы связи, необходимые для стандартных криптографических систем.

Кто угодно может использовать общий ключ получателя, чтобы зашифровать сообщение ему, а получатель использует его собственный соответствующий секретный ключ для расшифровки сообщения. Никто, кроме получателя, не может расшифровать его, потому что никто больше не имеет доступа к секретному ключу. Даже тот, кто шифровал сообщение, не будет иметь возможности расшифровать его.

Кроме того, обеспечивается также установление подлинности сообщения. Собственный секретный ключ отправителя может быть использован для шифровки сообщения, таким образом "подписывая" его. Так создается электронная подпись сообщения, которую получатель (или кто-либо еще) может проверять, используя общий ключ отправителя для расшифровки. Это доказывает, что отправителем был действительно создатель сообщения, и что сообщение впоследствии не изменялось кем-либо, так как отправитель - единственный, кто обладает секретным ключом, с помощью которого была создана подпись. Подделка подписанного сообщения невозможна, и отправитель не может впоследствии изменить свою подпись.

Эти два процесса могут быть объединены для обеспечения и секретности, и установления подлинности: сначала подписывается сообщение вашим собственным секретным ключом, а потом шифруется уже подписанное сообщение общим ключом получателя. Получатель делает наоборот: расшифровывает сообщение с помощью собственного секретного ключа, а затем проверяет подпись с помощью вашего общего ключа. Эти шаги выполняются автоматически с помощью программного обеспечения получателя.

В связи с тем, что алгоритм шифрования с открытым ключом значительно медленнее, чем стандартное шифрование с секретным ключом, шифрование сообщения лучше выполнять с использованием высококачественного быстрого стандартного алгоритма симметричного шифрования. Принципы работы составной криптографической системы

1. В процессе, невидимом для пользователя, генерируется временный произвольный ключ, созданный только для этого одного «сеанса»,

2. Сеансовый ключ используется для традиционного симметричного шифрования файла открытого текста.

3. Открытый ключ получателя используется только для шифровки этого временного сеансового ключа.

4. Этот зашифрованный сеансовый ключ посылается наряду с зашифрованным текстом получателю.

5. Получатель использует свой собственный секретный ключ, чтобы расшифровать этот временный сеансовый ключ

6. Затем получатель применяет его для выполнения быстрого стандартного алгоритма симметричного расшифрования, чтобы декодировать все зашифрованное сообщение.

Общие ключи хранятся в виде «сертификатов ключей», которые включают в себя идентификатор пользователя владельца ключа (обычно это имя пользователя), временную метку, которая указывает время генерации пары ключей, и собственно ключи. Сертификаты общих ключей содержат общие ключи, а сертификаты секретных ключей - секретные. Каждый секретный ключ также шифруется с отдельным паролем. Файл ключей, или каталог ключей («кольцо с ключами» - keyring) содержит один или несколько таких сертификатов. В каталогах общих ключей хранятся сертификаты общих ключей, а в каталогах секретных - сертификаты секретных ключей.

На ключи также внутренне ссылаются "идентификаторы ключей", которые являются "сокращением" общего ключа (самые младшие 64 бита большого общего ключа). Когда этот идентификатор ключа отображается, то показываются лишь младшие 24 бита для краткости. Если несколько ключей могут одновременно использовать один и тот же идентификатор пользователя, то никакие два ключа не могут использовать один и тот же идентификатор ключа.

PGP использует "дайджесты сообщений" для формирования подписи. Дайджест сообщения - это криптографически мощная 128-битная односторонняя хэш-функция от сообщения. Она несколько напоминает контрольную сумму, или CRC-код, она однозначно представляет сообщение и может использоваться для обнаружения изменений в сообщении. В отличие от CRC-кода (контроля циклическим избыточным кодом), дайджест не позволяет создать два сообщения с одинаковым дайджестом. Дайджест сообщения шифруется секретным ключом для создания электронной подписи сообщения.

Документы подписываются посредством добавления перед ними удостоверяющей подписи, которая содержит идентификатор ключа, использованного для подписи, подписанный секретным ключом дайджест сообщения и метку даты и времени, когда подпись была сгенерирована. Идентификатор ключа используется получателем сообщения, чтобы найти общий ключ для проверки подписи. Программное обеспечение получателя автоматически ищет общий ключ отправителя и идентификатор пользователя в каталоге общих ключей получателя.

Шифрованным файлам предшествует идентификатор общего ключа, который был использован для их шифрования. Получатель использует этот идентификатор для поиска секретного ключа, необходимого для расшифровки сообщения. Программное обеспечение получателя автоматически ищет требуемый для расшифровки секретный ключ в каталоге секретных ключей получателя.

Эти два типа каталогов ключей и есть главный метод сохранения и управления общими и секретными ключами. Вместо того, чтобы хранить индивидуальные ключи в отдельных файлах ключей, они собираются в каталогах ключей для облегчения автоматического поиска ключей либо по идентификатору ключа, либо по идентификатору пользователя. Каждый пользователь хранит свою собственную пару каталогов ключей.

Возможно вы думаете что ваша электронная почта защищена настолько, что шифрование совершенно не оправдано. Необходимо ли законопослушному гражданину шифровать его электронную почту? К счастью, мы не живем в таком мире, так как каждый защищает большинство своей корреспонденции конвертами, и поэтому никто никого не подозревает, если тот использует конверт. Аналогично, было бы хорошо, если бы все использовали шифрование для своей электронной почты, будь они виновны перед законом, или нет, так, чтобы никто не подозревал ни в чем тех, кто использует шифрование. Подумайте об этом, как о форме солидарности.

Сегодня, если правительство хочет нарушить право на секретность обычного гражданина, оно должно понести определенные затраты, чтобы найти, вскрыть и прочитать письменное сообщение, прослушать и, возможно, записать телефонный разговор. Такой вид контроля с большими трудозатратами неприменим в крупных масштабах, это выполнимо только в особых, важных случаях, когда такие трудозатраты оправданы.

Все больший и больший процент нашей частной связи распространяется через электронные каналы. Электронное сообщение будет постепенно заменять обычное бумажное сообщение. И все бы хорошо, но сообщения в электронной почте слишком хорошо доступны для просмотра всем на предмет поиска интересующих ключевых слов. Это может быть выполнено легко, автоматически, выполняться постоянно и быть трудно обнаруживаемым. Международные телеграммы NSA уже просматривают таким образом в крупных масштабах.

Мы движемся к тому времени, когда страны будут пересечены волоконно-оптическими сетями передачи данных, связывающими вместе все наши все более и более вездесущие персональные компьютеры. Электронная почта будет обычным делом для каждого, а не новшеством, которым она является сегодня. Возможно, правительство будет осуществлять защиту нашей электронной почты своими специально разработанными алгоритмами шифрования. Вероятно, большинство людей будут доверять этому. Но, возможно, кто-то будет предпочитать свои собственные защитные меры.

Билль Сената США N 266, заключал в себе некоторые интересные мероприятия. Если бы эта резолюция стала законом, это вынудило бы изготовителей оборудования для секретной связи вставлять специальные «люки» в их изделия, так что правительство могло бы читать шифрованные сообщения кого угодно. Читаем: "Конгресс считает, что поставщики электронных услуг связи и изготовители сервисного оборудования для электронной связи будут обеспечивать, чтобы системы связи разрешали правительству получать простое текстовое содержимое разговора, данных, и других видов связи, соответственно санкционированных законом». Эта мера была отвергнута после решительного гражданского протеста и протеста групп представителей промышленности. Но правительство тогда представило другое законодательство, чтобы достичь подобных целей.

Если секретность вне закона, то только люди вне закона будут ею обладать. Секретные агентства имеют доступ к хорошим криптографическим технологиям. Такими же технологиями пользуются перевозчики оружия и наркотиков. Так поступают нефтяные компании и другие корпорации-гиганты. Но обычные люди и массовые организации в своем большинстве не имели доступа к криптографическим технологиям «военного уровня» с использованием открытого ключа.

PGP позволяет людям взять секретность в собственные руки. Сейчас налицо возрастающая социальная потребность этого. Поэтому и написана PGP.

Pretty Good(tm) Privacy (PGP) выпущено фирмой Phil's Pretty Good Software и является криптографической системой с высокой степенью секретности для операционных систем MS-DOS, Unix, VAX/VMS и других. PGP позволяет пользователям обмениваться файлами или сообщениями с использованием функций секретности, установлением подлинности, и высокой степенью удобства. Секретность означает, что прочесть сообщение сможет только тот, кому оно адресовано. Установление подлинности позволяет установить, что сообщение, полученное от какого-либо человека, было послано именно им. Нет необходимости использовать специальные секретные каналы связи, что делает PGP простым в использовании программным обеспечением. Это связано с тем, что PGP базируется на мощной новой технологии, которая называется шифрованием с "общим ключом".

PGP объединяет в себе удобство использования криптографической системы с общим ключом Rivest-Shamir-Adleman (RSA) и скорость обычной криптографической системы, алгоритм "дайджеста сообщений" для реализации электронной подписи, упаковку данных перед шифрованием, хороший эргономический дизайн программы и развитую систему управления ключами. PGP выполняет функции общего ключа быстрее, чем большинство других аналогичных реализаций этого алгоритма.

Программный продукт, придуманный в 1991 году Филиппом Циммерманом. Главное назначение – защита файлов и сообщений от несанкционированного доступа на ПК

В то время в США действовал запрет на экспорт криптографических алгоритмов.

В 1993 году АНБ пыталось провести проект «Clipper», по которому организации должны будут сдавать на депонирование государству ключи шифрования. В итоге программа PGP явилась протестом

В 1996г. создана компания Pretty Good(tm) Privacy Inc.

Ко Кс

Сеансовый ключ

Z К

К К

Р метричное. С=Ек(Р) Р

Рисунок 5.12 Схема составной криптосистемы PGP

К основным достоинствам данного пакета можно отнести:

1. Открытость. Исходный код всех версий программ PGP доступен в открытом виде. Так как сам способ реализации известных алгоритмов был доступен специалистам, то открытость повлекла за собой и другое преимущество – эффективность программного кода.

2. Стойкость. Для реализации основных функций использовались лучшие из известных алгоритмов, при этом допуская использование достаточно большой длины ключа для надежной защиты данных.

3. Бесплатность. Готовые базовые продукты PGP доступны в Интернете (www.pgpi.org).

4. Поддержка как централизованной (через серверы ключей) так и децентрализованной (через «сеть доверия») модели распределения открытых ключей

5. Удобство программного интерфейса.

Система PGP выполняет следующие функции:

1. генерацию пары ключей;

2. управление ключами;

3. шифрование файла с помощью открытого ключа любого пользователя PGP(в том числе и своего);

4. наложение цифровой подписи с помощью своего закрытого ключа на файл (аутентификация файла) или на открытый ключ другого пользователя (сертификация ключа);

5. проверку (верификацию) своей подписи или подписи другого пользователя с помощью его открытого ключа;

6. расшифровку файла с помощью своего закрытого ключа.

Сеансовый ключ – сгенерированное псевдослучайное число, сгенерированное от случайных движений мыши и нажатия клавиши на клавиатуре.

Для затруднения криптоанализа и выравнивания статистических характеристик шифруемой информации перед шифрованием текст сжимается с помощью ZIP а потом шифруется.

Дата добавления: 2014-01-06