Криптографические методы и средства защиты информации

Наибольший интерес сегодня вызывают следующие направления теоретических и прикладных исследований: создание и анализ надежности криптографических алгоритмов и протоколов; адаптация алгоритмов к различным аппаратным и программным платформам; использование существующих технологий криптографии в новых прикладных системах; возможность использования технологий криптографии для защиты интеллектуальной собственности. [6]

Интерес к исследованиям по адаптации алгоритмов к различным аппаратным и программным платформам вызван созданием кроссплатформных телекоммуникационных систем на базе единых стандартов на алгоритмы. Один и тот же алгоритм должен эффективно выполняться на самых различных аппаратных и программных платформах от мобильного телефона до маршрутизатора, от смарт-карты до настольного компьютера.

Существующие средства защиты данных в телекоммуникационных сетях можно разделить на две группы по принципу построения ключевой системы и системы аутентификации. К первой группе отнесем средства, использующие для построения ключевой системы и системы аутентификации симметричные криптоалгоритмы, ко второй - асимметричные.

Проведем сравнительный анализ этих систем. Готовое к передаче информационное сообщение, первоначально открытое и незащищенное, зашифровывается и тем самым преобразуется в шифрограмму, т. е. в закрытые текст или графическое изображение документа. В таком виде сообщение передается по каналу связи, даже и не защищенному. Санкционированный пользователь после получения сообщения дешифрует его (т. е. раскрывает) посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный, открытый вид сообщения, доступный для восприятия санкционированным пользователям.

Методу преобразования в криптографической системе соответствует использование специального алгоритма. Действие такого алгоритма запускается уникальным числом (последовательностью бит), обычно называемым шифрующим ключом. Для большинства систем схема генератора ключа может представлять собой набор инструкций и команд либо узел аппаратуры, либо компьютерную программу, либо все это вместе, но в любом случае процесс шифрования (дешифрования) реализуется только этим специальным ключом. Чтобы обмен зашифрованными данными проходил успешно, как отправителю, так и получателю, необходимо знать правильную ключевую установку и хранить ее в тайне.

Стойкость любой системы закрытой связи определяется степенью секретности используемого в ней ключа. Тем не менее, этот ключ должен быть известен другим пользователям сети, чтобы они могли свободно обмениваться зашифрованными сообщениями. В этом смысле криптографические системы также помогают решить проблему аутентификации (установления подлинности) принятой информации. Взломщик в случае перехвата сообщения будет иметь дело только с зашифрованным текстом, а истинный получатель, принимая сообщения, закрытые известным ему и отправителю ключом, будет надежно защищен от возможной дезинформации.

Кроме того, существует возможность шифрования информации и более простым способом — с использованием генератора псевдослучайных чисел. Использование генератора псевдослучайных чисел заключается в генерации гаммы шифра с помощью генератора псевдослучайных чисел при определенном ключе и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым способом. Этот метод криптографической защиты реализуется достаточно легко и обеспечивает довольно высокую скорость шифрования, однако недостаточно стоек к дешифрованию.

Для классической криптографии характерно использование одной секретной единицы — ключа, который позволяет отправителю зашифровать сообщение, а получателю расшифровать его. В случае шифрования данных, хранимых на магнитных или иных носителях информации, ключ позволяет зашифровать информацию при записи на носитель и расшифровать при чтении с него.

Из изложенного следует, что надежная криптографическая система должна удовлетворять ряду определенных требований[7].

• Процедуры зашифровывания и расшифровывания должны быть «прозрачны» для пользователя.

• Дешифрование закрытой информации должно быть максимально затруднено.

• Содержание передаваемой информации не должно сказываться на эффективности криптографического алгоритма.

Наиболее перспективными системами криптографической защиты данных сегодня считаются асимметричные криптосистемы, называемые также системами с открытым ключом. Их суть состоит в том, что ключ, используемый для зашифровывания, отличен от ключа расшифровывания. При этом ключ зашифровывания не секретен и может быть известен всем пользователям системы. Однако расшифровывание с помощью известного ключа зашифровывания невозможно. Для расшифровывания используется специальный, секретный ключ. Знание открытого ключа не позволяет определить ключ секретный. Таким образом, расшифровать сообщение может только его получатель, владеющий этим секретным ключом.

Специалисты считают, что системы с открытым ключом больше подходят для шифрования передаваемых данных, чем для защиты данных, хранимых на носителях информации.

Одной из важных социально-этических проблем, порождённых всё более расширяющимся применением методов криптографической защиты информации, является противоречие между желанием пользователей защитить свою информацию и передачу сообщений и желанием специальных государственных служб иметь возможность доступа к информации некоторых других организаций и отдельных лиц с целью пресечения незаконной деятельности.

В развитых странах наблюдается широкий спектр мнений о подходах к вопросу о регламентации использования алгоритмов шифрования. Высказываются предложения от полного запрета широкого применения криптографических методов до полной свободы их использования. Некоторые предложения относятся к разрешению использования только ослабленных алгоритмов или к установлению порядка обязательной регистрации ключей шифрования. Чрезвычайно трудно найти оптимальное решение этой проблемы.

Как оценить соотношение потерь законопослушных граждан и организаций от незаконного использования их информации и убытков государства от невозможности получения доступа к зашифрованной информации отдельных групп, скрывающих свою незаконную деятельность? Как можно гарантированно не допустить незаконное использование криптоалгоритмов лицами, которые нарушают и другие законы?

Кроме того, всегда существуют способы скрытого хранения и передачи информации. Эти вопросы ещё предстоит решать социологам, психологам, юристам и политикам.

Криптография предоставляет возможность обеспечить безопасность информации в INTERNET и сейчас активно ведутся работы по внедрению необходимых криптографических механизмов в эту сеть. Не отказ от прогресса в информатизации, а использование современных достижений криптографии – вот стратегически правильное решение. Возможность широкого использования глобальных информационных сетей и криптографии является достижением и признаком демократического общества.