7. Криптографічний захист програмного забезпечення

Сучасна комп’ютерна система надає своїм користувачам функції захисту інформації, яка у ній зберігається або обробляється. До переліку цих функцій входять: аутентифікація користувача, розмежування доступу до інформації, забезпечення цілісності, конфіденційності інформації, її захист від модифікації або знищення, електронний цифровий підпис та інше. Частина перелічених функцій традиційно реалізується за допомогою криптографічних алгоритмів перетворення інформації у вигляді програмних модулів для універсальних процесорів.

Як за рубежем, так і в Україні запроваджені відповідні стандарти на криптографічні алгоритми захисту інформації. До переліку алгоритмів входять: алгоритми цифрового підпису, алгоритми обчислення хеш-функцій, алгоритми симетричного шифрування та інші. Більшість захищеного програмного забезпечення підтримує, як правило, виконання симетричних блокових та асиметричних алгоритмів шифрування.

До переліку симетричних блокових шифрів входять: ГОСТ28147-89, DES, IDEA та інші. Ці алгоритми використовують невеликий набір базових операцій: додавання (віднімання) за заданим модулем частини блоку із ключем, множення за модулем, зсув на задану кількість біт, перестановка біт, заміна частин блоку у відповідності із таблицею чи функцією. Алгоритм перетворення даних складається із декількох раундів, кількість яких строго визначена для конкретного алгоритму, у кожному з яких виконуються перелічені операції. Також у перетворенні даних бере участь ключ чи його елементи, обчислені за відповідним алгоритмом. Розмір вхідного блоку складає, як правило, 64 біт, розмір ключа змінюється від 56 до 256 біт.

Асиметричні алгоритми шифрування RSA, DSA, ГОСТ Р34.10-94 використовують такі базові операції: множення, додавання, піднесення до степеня за модулем. Як особливість цього класу алгоритмів необхідно зазначити виконання перелічених операцій над числами із розрядною сіткою порядку 160 – 2048 біт.

Криптографічні хеш-функції дозволяють перетворити вхідну послідовність будь-якого розміру в вихідне значення фіксованої довжини. Хеш-функції використовуються в криптографічних протоколах аутентифікації, алгоритмах електронно-цифрового підпису, генераторах псевдо-випадкових послідовностей. Криптографічні хеш-функції обов’язково є однонаправлені, для того щоб противних не зміг розкрити початкове повідомлення. Більше того, не повинно бути ефективного способу знаходження повідомлення, обчислення хеш-функції від якого зможе дати необхідне значення хеша.

Математичні схеми, що використовуються в алгоритмах та реалізують електронний цифровий підпис, ґрунтуються на однонаправлених функціях. На практиці, як правило, в схемах ЕЦП замість документа х розглядають його хеш-функцію h(х), яка володіє рядом спеціальних властивостей, найважливіша з яких – відсутність “колізій” (тобто практична неможливість створення двох різних документів з однаковим значенням хеш-функції). Найбільш відомі математичні схеми ЕЦП такі: RSA (R.L.Rivest, A.Shamir,L.Adleman), OSS (H.Ong, C.P.Schnorr, A.Shamir), Ель-Гамаля (T.ElGamal), Рабіна (M.Rabin), Окамото-Сараісі (T.Okamoto, A.Shiraishi), Мацумото-Імаі (T.Matsumoto,H.Imai).