Основные понятия шифрования

Основным видом криптографического преобразования информации в компьютерных системах является шифрование.

Под шифрованием понимается процесс преобразования открытой информации в зашифрованную информацию (шифртекст) или процесс обратного преобразования зашифрованной информации в открытую.

Процесс преобразования открытой информации в закрытую получил название зашифрование, а процесс преобразования закрытой информации в открытую - расшифрование.

Методом шифрования (шифром) называется совокупность обратимых преобразований открытой информации в закрытую информацию в соответствии с алгоритмом шифрования.

Атака на шифр (криптоанализ) - это процесс расшифрования закрытой информации без знания ключа и, возможно, при отсутствии сведений об алгоритме шифрования.

Современные методы шифрования должны отвечать следующим требованиям:

♦ стойкость шифра (криптостойкость) должна быть такой, чтобы вскрытие его могло быть осуществлено только путем решения задачи полного перебора ключей;

♦ криптостойкость обеспечивается не секретностью алгоритма шифрования, а секретностью ключа;

♦ шифртекст не должен существенно превосходить по объему исходную информацию;

♦ ошибки, возникающие при шифровании, не должны приводить к искажениям и потерям информации;

♦ время шифрования не должно быть большим;

♦ стоимость шифрования должна быть согласована со стоимостью закрываемой информации.

Криптостойкость шифра является его основным показателем эффективности. Она измеряется временем или стоимостью средств, необходимых криптоаналитику для получения исходной информации по шифртексту, при условии, что ему неизвестен ключ.

Сохранить в секрете широко используемый алгоритм шифрования практически невозможно. Поэтому алгоритм не должен иметь скрытых слабых мест, которыми могли бы воспользоваться криптоаналитики. Если это условие выполняется, то криптостойкость шифра определяется длиной ключа, так как единственный путь вскрытия зашифрованной информации - перебор комбинаций ключа и выполнение алгоритма расшифрования. Таким образом, время и средства, затрачиваемые на криптоанализ, зависят от длины ключа и сложности алгоритма шифрования.

Все методы шифрования могут быть классифицированы по различным признакам. Рассмотрим один из вариантов классификации:

 

 

КРИПТОСИСТЕМЫ

Сообщение в его оригинальной форме может быть представлено как исходный текст (открытый текст). Затем отправитель зашифровывает данный текст. Результатом зашифрования будет криптотекст (шифртекст). Криптотекст посылается через канал получателю. Получатель pасшифровывает криптотекст, после чего он имеет исходное сообщение.

Таким образом, действия отправителя:

Зашифрование исходного текста и получение криптотекста.

Действия получателя обратные:

Расшифрование криптотекста и получение исходного текста.

Можно получить также более короткие символьные выражения:

E(pt) = ct и D(ct) = pt, где

pt – исходное сообщение,

ct – шифртекст,

Е – алгоритм зашифрования,

D – алгоритм расшифрования.

 

Зашифрование и pасшифрование производятся в рамках криптосистемы. Криптосистема состоит из следующих компонентов:

1. Пространство исходных сообщений РТ, которое содержит всевозможные исходные тексты pt.

2. Ключевое пространство K. Каждому ключу k в пространстве K соответствует алгоpитм зашифрования E_k и pасшифрования D_k. Если к сообщению pt применить E_k, а к результату шифрования — D_k, то снова получим сообщение pt.

3. Пространство криптотекстов СТ, т.е. набор всевозможных криптотекстов ct. Элементами СТ являются результаты применения к элементам РТ методов шифрования E_k, где k пробегает все пространство K.

Рассмотрим некоторые основные теоретико-языковые определения. Конечное непустое множество А называемого алфавитом. Элементы алфавита А называются буквами. Конечные цепочки элементов из алфавита А называются словами. Одна и та же буква может встречаться в слове несколько раз. Слово, содержащее 0 букв, называется пустым словом λ. Длина слова — число букв в нем, где каждая буква считается столько раз, сколько раз она появляется. Множество всех слов над алфавитом А обозначим через А∗. Подмножества множества А∗ будем называть (формальными) языками над алфавитом А.

Например, если в качестве А выбран английский алфавит {A, B, C,..., Z}, то ABBA, HORSE и KOKOOKOKOONKOKOKOKKO — слова над алфавитом А (неважно, имеет ли слово какой-нибудь смысл или нет; действительно, третье слово имеет значение лишь на финском). Можно также добавить к алфавиту А строчные буквы, все знаки препинания и пустой символ (пробел), необходимые в обычном тексте. Теперь собрание сочинений Шекспира представляет собой слово над этим расширенным алфавитом.

 

Пространство исходных текстов РТ обычно состоит из всего множества слов А∗ для некоторого алфавита А или из всех осмысленных выражений естественного языка.

Подчеркнем, что эти две возможности существенно отличаются друг от друга. Если пространством исходных сообщений является А∗, то каждая буква в сообщении будет значащей, поэтому нет никакой свободы в процессе pасшифрования. С другой стороны, каждый естественный язык имеет высокую избыточность в том смысле, что даже при наличии большого количества ошибок сообщение обычно понимается правильно.

Пример. Потребуем, чтобы пространство исходных сообщений состояло из русского языка. Рассмотрим сообщение ВСТРЕЧА_ЗАВТРА (пробелы между индивидуальными словами заменим символом _). Зашифруем его как ЦНЩАХДЮЬЛЮЦЩАЮ (в данный момент мы не говорим, как осуществляется зашифрование). Если анализ перехватчиком криптотекста даст результат ФСТРЕЧА_ЗАФТРА, он будет вполне доволен.

 

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: