Тема 4.6. Криптографическая защита информации

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные безопасными для противника. Такие преобразования позволяют решить две главные проблемы защиты данных: проблему конфиденциальности (путем лишения противника возможности извлечь информацию из канала связи) и проблему целостности (путем лишения противника изменить сообщение так, чтобы изменился его смысл, или ввести ложную информацию в канал связи).

Криптографическая защита информации - это защита данных с помощью криптографического преобразования, под которым понимается преобразование данных шифрованием и (или) выработкой имитовставки. Наиболее перспективными системами криптографической защиты информации являются системы с открытым ключом. В настоящее время наиболее развитым методом криптографической защиты информации с известным ключом является RSA. Системы криптографической защиты информации можно разделить на два типа: симметричные (одноключевые, с секретным ключом) и несимметричные (с открытым ключом).

Криптографическое преобразование информации – это преобразование с помощью шифрования или выработки имитовставки.

Имитовставка – это отрезок информации фиксированной длины, полученный по определенному правилу и закрытых данных и ключа добавленного к зашифрованным данным для обеспечения имитозащиты (защита системы шифрованной связи от навязывания ложных данных).

Кодирование и шифрование:

• Открытый текст

• Зашифрованный текст

• Имитоставка, имитозащита, гаммирование, криптостойкость

Криптосистема с открытым ключом:

• Система с открытым ключом

• Шифр простой подстановки

• Шифр перестановки

• Шифр Вижинера

• Маршруты Гамильтона и т.д.

Криптографическое закрытие (шифрование) информации заключается в таком преобразовании защищаемой информации, при котором по внешнему виду нельзя определить содержание закрытых данных. Криптографическая защита является наиболее надежной, а для информации, передаваемой по линии связи большой протяженности, - единственным средством защиты информации от хищений.

Основные направления работ по криптографической защите информации:

• выбор рациональных систем шифрования для надежного закрытия информации,

• обоснование путей реализации систем шифрования в автоматизированных системах,

• разработка правил использования криптографических методов защиты в процессе функционирования автоматизированных систем,

• оценка эффективности криптографической защиты.

Криптографические методы защиты информации в автоматизированных системах могут применяться как для защиты информации, обрабатываемой в ЭВМ или хранящейся в различного типа запоминающих устройствах. Так и для закрытия информации, передаваемой между различными элементами системы по линиям связи. Криптографическая защита информации является одной из самых эффективных методов защиты информации.

Методы шифрования:

• Шифрование заменой (иногда употребляется термин "подстановка") заключается в том, что символы шифруемого текста заменяются символами другого или того же алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены.

• Шифрование перестановкой заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по какому-то правилу в пределах какого-то блока этого текста. При достаточной длине блока, в пределах которого осуществляется перестановка, и сложном и неповторяющемся порядке перестановке можно достигнуть достаточной для практических приложений в автоматизированных системах стойкости шифрования.

• Шифрование гаммированием заключается в том, что символы шифруемого текста складываются с символами некоторой случайной последовательности, именуемой гаммой. Стойкость шифрования определяется главным образом размером (длиной) неповторяющейся части гаммы. Поскольку с помощью ЭВМ можно генерировать практически бесконечную гамму, то данный способ считается одним из основных для шифрования информации в автоматизированных системах. Правда, при этом возникает ряд организационно-технических трудностей, которые, однако, не являются не преодолимыми.

• Шифрование аналитическим преобразованием заключается в том, что шифруемый текст преобразуется по некоторому аналитическому правилу (формуле). Можно, например, использовать правило умножения матрицы на вектор, причем умножаемая матрица является ключом шифрования (поэтому ее размер и содержание должны сохранятся в тайне), а символы умножаемого вектора последовательно служат символы шифруемого текста.

• Комбинированные шифры: последовательно шифруется двумя или большим числом систем шифрования (например, замена и гаммирование, перестановка и гаммирование). Считается, что при этом стойкость шифрования превышает суммарную стойкость в составных шифрах.

Каждую из рассмотренных систем шифрования можно реализовать в автоматизированной системе либо программным путем, либо с помощью специальной аппаратуры.