1. Шифрування - метод захисту інформації

Проблемою захисту інформації шляхом її перетворення займається криптологія (kryptos – таємний, logos – наука). Криптологія розділяється на два напрямки: криптографію і криптоаналіз. Криптографія займається пошуком і дослідженням математичних методів перетворення інформації. Сфера інтересів криптоаналізу – дослідження можливості розшифровування інформації без знання ключів.

В курсовій роботі основна увага приділена криптографічним методам. Сучасна криптографія містить у собі чотири великих розділи:

• симетричні криптосистеми;

• криптосистеми з відкритим ключем;

• системи електронного підпису;

• керування ключами.

Основні напрямки використання криптографічних методів: передача

4

конфіденційної інформації за допомогою каналів зв'язку (наприклад, електронної пошти), встановлення істиності переданих повідомлень, збереження інформації на носіях у зашифрованому вигляді. Криптографія дає можливість перетворити інформацію таким чином, що її прочитання (відновлення) можливе тільки при знанні ключа.

Як інформацію, що підлягає шифруванню і дешифруванню, будемо розглядати тексти, побудовані на деякому алфавіті. Під цими термінами розуміється наступне:

Алфавіт – послідовність знаків, які використовуються для кодування інформації.

Текст – впорядкований набір з елементів алфавіту.

Як приклади алфавітів, використовуваних у сучасних ІС можна привести наступні:

• алфавіт Z33 – 32 букви російського алфавіту та пробіл;

• алфавіт Z256 – символи, що входять у стандартні коди ASCII і КОІ-8;

• бінарний алфавіт Z2={0,1};

• вісімковий алфавіт або шістнадцятковий алфавіт.

Шифрування (encryption) – процес перетворення: вихідний текст, що також називають відкритим текстом (plaintext), заміняється шифрованим текстом (ciphertext).

Дешифрування – зворотний шифруванню процес. На основі ключа зашифрований текст перетворюється у вихідний.

Ключ – інформація, необхідна для безперешкодного шифрування і дешифрування текстів.

Криптографічна система являє собою сімейство T перетворень відкритого тексту. Члени цього сімейства індексуються, чи позначаються символом k; параметр k є ключем. Простір ключів K -- це набір можливих значень ключа. Звичайно, ключ являє собою послідовний ряд букв алфавіту. Криптостійкістю називається характеристика шифру, визначальна його стійкість до дешифрування без знання ключа (тобто криптоаналізу). Мається на увазі кілька показників криптостійкості, серед яких:

• кількість усіх можливих ключів;

• середній час, необхідний для криптоаналізу.

Для сучасних криптографічних систем захисту інформації сформульовані наступні загальноприйняті вимоги:

• зашифроване повідомлення повинне піддаватися читанню тільки при наявності ключа;

• число операцій, необхідних для визначення використаного ключа шифрування по фрагменті шифрованого повідомлення і відповідного йому відкритого тексту, повинне бути не менше загального числа можливих ключів;

• високий рівень захисту даних проти дешифрування і можливої модифікації;

5

• захищеність інформації повинна ґрунтуватися тільки на знанні ключа і не залежати від того, відомий алгоритм чи ні (правило Кірхгоффа);

• мала зміна вихідного тексту чи ключа повинна приводити до значної зміни шифрованого тексту (ефект "обвалу");

• область значень ключа повинна виключати можливість дешифрування даних шляхом перебору значень ключа;

• економічність реалізації алгоритму при достатній швидкодії;

• мати строгу нижню оцінку і виходити за межі можливостей сучасних комп'ютерів (з урахуванням можливості використання мережевих обчислень);

• знання алгоритму шифрування не повинне впливати на надійність захисту;

• структурні елементи алгоритму шифрування повинні бути незмінними;

• додаткові біти, що вводяться в повідомлення в процесі шифрування, повинні бути надійно сховані в шифрованому тексті;

• довжина шифрованого тексту повинна дорівнювати довжині вихідного тексту;

• не повинно бути простих і легко встановлюваних залежністю між ключами, послідовно використовуваними в процесі шифрування;

• будь-який ключ з безлічі можливих повинний забезпечувати надійний захист інформації;

• алгоритм повинний допускати як програмну, так і апаратну реалізацію. При цьому зміна довжини ключа не повинна вести до якісного погіршення алгоритму шифрування.