Что такое криптография и какие системы криптозащиты вы знаете
Криптографические методы: назначение, средства, требования и применение
Что такое криптография
Криптография — наука, которая изучает методы обеспечения конфиденциальности, безопасности и аутентичности информации. Простыми словами: это наука, изуча ющая методы, при помощи которых можно преобразовать информацию таким образом, чтобы при ее хищении она становилась бесполезной для злоумышленников. Поэтому можно определить, что криптография изучает два важных вопроса:
вопрос конфиденциальности информации;
вопрос целостности информации.
Методы криптографической защиты информации
Криптографические методы защиты информации делятся на 4 основных направления:
Шифрование
Под шифрованием понима ется процесс воздействия на исходную информацию при помощи математических, логических, комбинаторных и прочих методов. При таком воздействии исходная информация преобразуется в набор хаотических символо в ( букв, цифр и специальных символов). Шифрование является обратимым процессом, то есть зашифрованную информацию можно обратно расшифровать.
Для шифрования свойственны два инструмента:
Алгоритм шифрования для каждого отдельного метода шифрования остается неизменным, поэтому не является первостепенным инструментом. Ключ шифрования содержит в себе набор правил и инструкций, по которым осуществляется процесс шифрования информации. Ключ является важным инструментом, который может быть использован при расшифровк е информации. Поэтому ключ шифрования необходимо тщательно защищать от перехвата злоумышленниками. Если ключ шифрования попадет в руки злоумышленникам, тогда информация будет расшифрована.
Шифрование информации очень распространено при работе на компьютерах, потому что отвечает основным требованиям б езопасности:
обладает стойкостью к криптоанализу и подбору ключей;
обеспечивает высокий уровень конфиденциальности ключа, без которого невозможно расшифровать информацию;
зашифрованная информация не сильно увеличивается в размерах;
исключено искажение информации при ее расшифровк е ;
алгоритмы шифрования и расшифровки не требуют много времени на сам процесс.
Стенография
Стенография разнообразна своими методами, но в основе всех методов лежит один принцип: скрыть защищаемую информацию среди открытой информации. Другими словами, стенография создает реалистичную информацию, которая ничем не отличается от настоящей и внутри нее скрывает защищаемые сведения. Стенография маскирует информацию на уровне байтов. Например, если правильно подобрать алгоритм преобразования информации в изображение, тогда в определенных байтах изображения можно скрыть биты секретного файла. Человеческий глаз не способен различить такие «преобразования» на изображении.
При помощи стенографии могут маскировать:
Для усиления эффекта защищенност и с крытые файлы иногда шифруют. Таким образом, если скрытый файл будет обнаружен, он все равно будет бесполезен, так как без ключа для расшифровки его невозможно будет прочитать. Тандем «стенография + шифрование» считается очень надежным методом криптографической защиты информации.
Кодирование
Этот криптографический метод защиты информации известен очень давно. Суть его сводится к тому, что исходные сведения «подменяют» специальным и кодами. В качестве таких кодов используют сочетание букв, символов или цифр. Для удобства кодирования и раскодирования применяют специальные таблицы, где записаны правила кодирования, то есть какой символ на что заменяется.
Сжатие
Сжатие относят к криптографическим методам защиты информации, хотя оно используется всего лишь для уменьшения объема самой информации. Сжатая информация не может быть прочитана или применяться, пока не будет осуществлен обратный процесс. Но «обратный процесс» является распространенным и доступным способом обработки сжатой информации. Поэтому сжатие — это больше о сокращении объема сведений, чем о их защите.
Если представить, что вы разработали собственный алгоритм сжатия, спустя время данный алгоритм станет доступным общественности и ваши сжатые «конфиденциальные» файлы станут неконфиденциальными. Сегодня существуют различные методы обработки сжатой информации, которым подвластны даже «уникальные» алгоритмы сжатия.
Поэтом у е сли говорить о безопасности информации, то сжатие часто применяют в паре с шифрованием.
Задачи, решаемые криптографией
Задачи, решаемые криптографией:
Достижение высокой конфиденциальности сведений. Это направление предотвращает несанкционированный доступ к информации, применяя передовые методы шифрования, которые невозможно «взломать».
Достижение надежной целостности сведений. Решение этой задачи гарантирует, что в процессе передачи информации между пользователями или устройствам и и нформация не видоизменялась. То ест ь н икто не мог модифицировать передаваемую информацию в момент ее передачи: что-то удалить, подменить, вставит ь и др.
Аутентификация пользователей. Решение этой задачи гарантирует качественную проверку подлинности пользователей, желающих воспользоваться каким-то веб-ресурсом или какой-то программой от своего лица.
аутентификация в соцсетях и прочих веб-ресурсах;
общение в мессенджерах, применяющих сквозное шифрование;
безопасная передача данных между веб-ресурсами или между «клиентом» и сервером;
хранение информации в собственном компьютере или в облачных хранилищах;
собственная цифровая подпись;
Заключение
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
Что такое криптография, и где она применяется?
Криптография — это наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним), целостности данных (невозможности незаметного изменения информации), аутентификации (проверки подлинности авторства или иных свойств объекта).
Изначально криптография изучала методы шифрования информации — обратимого преобразования открытого (исходного) текста на основе секретного алгоритма или ключа в шифрованный текст (шифротекст). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых зашифровывание и расшифровывание проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию.
Криптография не занимается защитой от обмана, подкупа или шантажа законных абонентов, кражи ключей и других угроз информации, возникающих в защищённых системах передачи данных.
До 1975 года криптография представляла собой шифровальный метод с секретным ключом, который предоставлял доступ к расшифровке данных. Позже начался период ее современного развития и были разработаны методы криптографии с открытым ключом, которые может передаваться по открытым каналам связи и использоваться для проверки данных.
Современная прикладная криптография представляет собой науку образованную на стыке математики и информатики. Смежной наукой криптографии считается криптоанализ. Криптография и криптоанализ тесно взаимосвязаны между собой, только в последнем случае изучаются способы расшифровки сокрытой информации.
С модификацией до открытого ключа криптография получила более широкое распространение и стала применяться частными лицами и коммерческими организациями, а в 2009 году на ее основе была выпущена первая криптовалюта Биткоин. До этого времени она считалась прерогативой государственных органов правления.
Виды криптографии
В основе криптографических систем лежат различные виды криптографии. Всего различаю четыре основных криптографических примитива:
Возможности и сферы применения
Изначально криптография использовалась правительством для безопасного хранения или передачи документов. Современные же асимметричные алгоритмы шифрования получили более широкое применение в сфере IT-безопасности, а симметричные методы сейчас применяются преимущественно для предотвращения несанкционированного доступа к информации во время хранения.
В частности криптографические методы применяются для:
Криптография и блокчейн
В блокчейне криптография используется для защиты и обеспечения конфиденциальности личностей и персональных данных, поддержания высокой безопасности транзакций, надежной защиты всей системы и хранилища.
Хеш функции
Хэш-функции в блокчейне взаимосвязаны между собой, с их помощью достигается защита информации и необратимость транзакций. Каждый новый блок транзакций связан с хэшем предыдущего блока, который в свою очередь образован на основе хэша последнего блока, образованного до него. Таким образом каждый новый блок транзакции содержит в себе всю информацию о предыдущих блоках и не может быть подделан или изменен.
Для того, чтобы новый блок был добавлен в блокчейн цепь, сеть должна прийти к общему консенсусу и подобрать хэш нового блока. Для этого при помощи вычислительной техники майнеры предлагают множество “nonce” — вариантов значения функции. Первый майнер, который сумел путем случайного подбора сгенерировать хэш, подходящий для комбинации с предыдущими данными, подписывает им блок, который включается в цепь, и новый блок уже должен будет содержать информацию с ним.
Благодаря применению технологии хэширования в блокчейне все транзакции, которые были выполнены в системе, можно выразить одним хэшем нового блока. Метод хэширования делает практически невозможным взлом системы, а с добавлением каждого нового блока устойчивость блокчейна к атакам только увеличивается.
Цифровые подписи
В блокчейне задействован асимметричный метод криптографии на основе публичных и приватных ключей. Публичный ключ служит адресом хранения монет, секретный — паролем доступа к нему. Закрытый ключ основан на открытом ключе, но его невозможно вычислить математическим путем.
Криптография с открытым ключом
Современная криптография с открытым ключом используется в системе блокчейна для перевода монет.
Для чайников принцип криптографии на основе открытых ключей можно объяснить на примере транзакции. Допустим отправитель желает отправить 1 биткоин. Для этого ему необходимо отправить транзакцию, где будет указано, откуда нужно взять монету, и куда она будет направляться (публичный ключ получателя). Когда транзакция сформирована отправитель должен подписать ее своим секретным ключем. Далее узлы связи проверяют соответствие секретного ключа отправителя с его открытым ключом, с которым на текущий момент ассоциируется монета. Если условия соблюдены, то есть открытый и закрытый ключ отправителя взаимосвязаны, то отправленная монета начнет ассоциироваться с уже с открытым ключом получателя.
Заключение
Криптография является важной составляющей современного мира и необходима в первую очередь для сохранения персональных данных и важной информации. С момента появления она прошла множество модификаций и сейчас представляет собой систему безопасности, которая практически не может быть взломана. Переоценить ее возможности для человечества сложно. Современные методы криптографии применяются практически во всех отраслях, в которых присутствует необходимость безопасной передачи или хранения данных.
Криптографические методы защиты информации
Что такое криптографические методы защиты информации
Криптография — это наука о способах конфиденциальности и подлинности информации.
Криптографические методы преобразования данных являются самыми надежными в сфере информационной безопасности.
Криптография составляет целую систему методов, которые направлены на видоизменение персональных данных, чтобы сделать их бесполезными для злоумышленников.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Способы криптографического шифрования позволяют решить две ключевые задачи:
Виды криптографической защиты информации
Классификация криптографических методов преобразования информации по типу воздействия на исходные данные включает следующие виды:
Шифрование
Шифрование предполагает видоизменение исходника посредством логических, математических, комбинаторных и других операций. В итоге таких преобразований первоначальные данные приобретают вид хаотически расположенных символов (цифр, букв и т.д.) и кодов двоичной системы.
Инструментами создания шифра служат алгоритм преобразования и ключ.
В определенных методах шифрования применяется постоянная преобразовательная последовательность. Ключ включает управляющие данные, определяющие выбор видоизменения на конкретных пунктах алгоритма и размер используемых в ходе шифрования операндов.
Шифрование является основным криптографическим способом видоизменения данных в компьютерах. Чтобы обеспечить эффективную борьбу против криптоатак (атак на шифр, криптоанализа), методы шифрования должны отвечать ряду требований:
Эффективность шифрования определяется криптостойкостью шифра. Единицей измерения этого показателя могут быть: время; стоимость инструментов, необходимых криптоаналитику на расшифровку без знания ключа.
На схеме изображен механизм работы простейшей криптосистемы:
В данной модели отправитель создает открытое исходное сообщение (М), передаваемое законному адресату по незащищённому каналу. Канал находится под контролем злоумышленника, который стремится перехватить сообщение и рассекретить его. Чтобы перехватчик не смог расшифровать передаваемые данные, отправитель защищает его посредством обратимого преобразования (Ек(С)), после чего получает шифротекст (С). Его он отправляет получателю. Адресат принимает зашифрованный текст, раскрывает засекреченное сообщение с помощью дешифровщика (Dк(С)) и получает исходный текст (М).
Ек — один из алгоритмов преобразования, К — это критпографический ключ, который определяет выбор алгоритма, подходящего для конкретного шифрования.
Выделяют два вида шифрования:
Стенография
Этот метод, единственный среди криптографических способов, позволяет скрыть не только информацию, но и сам факт ее хранения и передачи. В основе стенографии лежит маскирование секретных данных среди общедоступных файлов. Иными словами, закрытая информация скрывается, а вместо нее создаются дубликаты.
Кодирование
Преобразование данных по этой методике происходит по принципу замещения слов и предложений исходника кодами. Закодированные данные могут выглядеть как буквенные, цифровые или буквенно-цифровые комбинации. Для кодирования и раскодирования применяют специальные словари или таблицы.
Рассматриваемый метод удобно использовать в системах с небольшим набором смысловых конструкций. Недостаток кодирования заключается в том, что необходимо хранить и распространять кодировочные таблица, а также достаточно часто их менять во избежание нежелательного рассекречивания информации.
Сжатие
Данный способ представляет собой сокращение объема исходной информации. Понятие сжатия относят к криптографическим с некоторыми оговорками. С одной стороны, сжатые данные требуют обратного преобразования для возможности их прочтения. С другой стороны, средства сжатия и обратного преобразования общедоступны, поэтому этот способ не является надежным в части защиты информации.
Используемые методы технологии
На сегодняшний день широкое применение получили следующие алгоритмы шифрования: Data Encryption Standard (DES), 3DES и International Data Encryption Algorithm (IDEA).
Характерной чертой данных преобразовательных стандартов является блочная шифровка информации по 64 бита. В случае, когда объем передаваемого сообщения больше 64 бит, его нужно разбить на блоки, каждый из которых содержит 64 бита. Далее все образовавшиеся блоки сводятся воедино одним из следующих способов:
Алгоритм 3DES создан на базе DES, чтобы устранить основной недостаток последнего — возможность взлома ключа посредством перебора из-за его малой длины в 54 бит. Несмотря на то, что 3DES в три раза менее производителен, чем его предшественник, криптостойкость первого значительно выше DES.
Преобразовательный стандарт Advanced Encryption Standard ( AES ) или Rijndael использует в процессе создания шифров 128-битные, 192-битные или 256-битные ключи. Информационные сообщения шифруются блоками по 128 бит.
Сертифицированные криптографические средства защиты информации в России
Сертификацией средств защиты информации занимается Федеральная служба безопасности России. Криптографические СЗИ определены в следующие классы:
Класс КС1
Средства этого класса могут оказывать сопротивление внешним атакам, которые реализуются методами, неизвестными криптоаналитикам. Данные о системах, использующих средства класса КС1 находятся в общем доступе.
Класс КС2
К рассматриваемой категории относятся криптографические инструменты защиты данных, способные препятствовать атакам за пределами зоны контроля, блокируемым СЗИ класса КС1. При этом атакующие могли получить информацию о физических мерах безопасности данных и пр.
Класс КС3
Средства этой категории могут противодействовать атакам, имея физический доступ к компьютерным системам с установленными криптографическими методами защиты.
КВ1 и КВ2
Средства группы КВ обладают свойством сопротивления атакам, созданным криптоаналитиками и прошедшим лабораторные испытания.
Класс КА
Инструменты данного класса способны защитить от атак, которые разрабатывались с применением знаний о недокументированных возможностях вычислительных систем и конструкторской документацией, а также с доступом к любым компонентам СЗИ.
Криптография
Криптогра́фия (от греч. κρυπτός — скрытый и γράφω — пишу) — наука о математических методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации.
Криптография — одна из старейших наук, ее история насчитывает несколько тысяч лет.
Содержание
Терминология [ ]
История криптографии и криптоанализа [ ]
Использовавшийся в Древней Греции шифр «скитала», чья современная реконструкция показана на фото, вероятно был первым устройством для шифрования.
Хотя частотный анализ является мощным средством, шифрование до сих пор остаётся эффективным на практике, так как многие потенциальные криптоаналитики не знакомы с этой техникой. Взлом сообщения без частотного анализа обычно требует знания используемого шифра, то есть является следствием шпионажа, взятки, кражи или измены для его определения. В XIX веке стало окончательно ясно, что секретность алгоритма шифрования не является гарантией от взлома, более того в дальнейшем было понято, что адекватная крипографическая схема (включая шифр) должна оставаться защищённой даже, если противник полностью узнал алгоритм шифрования. Секретность ключа должна быть достаточна для хорошего шифра, чтобы сохранить стойкость к попыткам взлома. Этот фундаментальный принцип впервые ясно сформулировал в 1883 Огюстом Керкгоффсом и обычно называется Принципом Керкгоффса; альтернативно и более прямо принцип был также сформулирован Клодом Шенноном как Максима Шеннона — «враг знает нашу систему».
Развитие компьютерной техники и электроники после Второй мировой сделало возможным использование более сложных шифров. Более того, компьютеры позволили шифровать любые данные, которые представимы в цифровом бинарном виде, в отличие от классических шифров, которые предназначались только для шифрования написанных текстов. Это привело к непригодности лингвистических методов криптоанализа для большинства случаев, так как многие компьютерные шифры характеризуются работой с последовательностями битов (возможно сгруппированных в блоки), в то время как классические и механические схемы обычно манипулировали традиционными знаками (буквами и цифрами). С другой стороны, компьютеры помогают криптоанализу, что может компенсировать усложнение шифров. Однако, не смотря на это, хорошие современные шифры идут впереди криптоанализа, обычно использование качественного шифра очень эффективно (то есть осуществляется быстро и с минимальными ресурсами), в то время, как взлом требует усилий на много порядков больше как по времени, так и по ресурсам, делая криптоанализ настолько неэффективным и непрактичным, что можно считать его невозможным за разумное время или с разумными ресурсами.
На данный момент секретность большинства современных методов криптографии базируется на вычислительной сложности таких проблем, как факторизация больших целых чисел или проблема дискретного логарифма. В большинстве случаев существуют доказательства, что методики шифрования являются надёжными если соответствующая вычислительная проблема не может быть эффективно решена. [5] Единственное существенное исключение из этого правила — метод одноразового блокнота, который работает каждый раз с новыми значениями и имеет абсолютную криптографическую стойкость.
Современная криптография [ ]
Для современной криптографии характерно использование открытых алгоритмов шифрования, предполагающих использование вычислительных средств. Известно более десятка проверенных алгоритмов шифрования, которые при использовании ключа достаточной длины и корректной реализации алгоритма, криптографически стойки. Распространенные алгоритмы:
Криптография с симметричным ключом [ ]
Криптография с открытым ключом [ ]
Криптоанализ [ ]
Криптографические примитивы [ ]
Построение криптостойких систем может быть осуществлено путём многократного применения относительно простых криптографических преобразований (примитивов). В качестве таких примитивов Клод Шеннон предложил использовать подстановки (substitution) и перестановки (permutation). Схемы, реализующие эти преобразования, называются SP-сетями. Часто используемыми криптографическими примитивами являются также преобразования типа циклический сдвиг или гаммирование.
Криптографические протоколы [ ]
Управлени ключами [ ]
Отношение криптографии с законом и государством [ ]
Запреты [ ]
В Российской Федерации коммерческая деятельность, связанная с использованием криптографических средств, подлежит обязательному лицензированию. С 22 января 2008 года действует Постановление Правительства РФ от 29 декабря 2007 N 957 «Об утверждении положений о лицензировании отдельных видов деятельности, связанных с шифровальными (криптографическими) средствами», которым приняты Положения о лицензировании деятельности по:
Предприятия и физические лица — предприниматели, занимающиеся соответствующей деятельностью обязаны предварительно получить все необходимые лицензии на каждый вид деятельности, подлежащей лицензированию.
Следует отметить, что данное Постановление в прилагаемых приложения содержит жесткие требования к лицу — соискателю лицензии, включая его образование, квалификацию, стаж, требования к помещению, охране, информационной и эксплуатационной безопасти при разработке и реализации средств. К примеру, требуется «наличие в штате у соискателя … следующего квалифицированного персонала: руководитель и (или) лицо, уполномоченное руководить работами по лицензируемой деятельности, имеющие высшее профессиональное образование и (или) профессиональную подготовку в области информационной безопасности, а также стаж работы в этой области не менее 5 лет; инженерно-технические работники, имеющие высшее профессиональное образование или прошедшие переподготовку … в области информационной безопасности с получением специализации, необходимой для работы с шифровальными (криптографическими) средствами»
Ранее был издан Указ Президента РФ от 3 апреля 1995 N 334 «О мерах по соблюдению законности в области разработки, производства, реализации и эксплуатации шифровальных средств, а также предоставления услуг в области шифрования информации», постановивший «Запретить использование государственными организациями и предприятиями в информационно — телекоммуникационных системах шифровальных средств, включая криптографические средства обеспечения подлинности информации (электронная подпись), и защищенных технических средств хранения, обработки и передачи информации, не имеющих сертификата Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации, а также размещение государственных заказов на предприятиях, в организациях, использующих указанные технические и шифровальные средства, не имеющие сертификата Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации»
Относительно юридических лиц и предпринимателей, желающих разрабатывать либо реализовывать криптосистемы, существуют п.5-11 ст. 17 Федерального Закона от 08.08.2001 N 128-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности»
5) деятельность по распространению шифровальных (криптографических) средств;
6) деятельность по техническому обслуживанию шифровальных (криптографических) средств;
7) предоставление услуг в области шифрования информации;
8) разработка, производство шифровальных (криптографических) средств, защищенных с использованием шифровальных (криптографических) средств информационных систем, телекоммуникационных систем;
10) деятельность по разработке и (или) производству средств защиты конфиденциальной информации;
11) деятельность по технической защите конфиденциальной информации;
Экспортный контроль [ ]
Управление цифровыми правами [ ]
Примечания [ ]
Ссылки [ ]
Литература [ ]
af:Kriptografie ar:علم التعمية be-x-old:Крыптаграфія ca:Criptografia cs:Kryptografie da:Kryptografi de:Kryptographie el:Κρυπτογραφία en:Cryptography es:Criptografía et:Krüptograafia eu:Kriptografia fa:رمزنگاری fi:Salaus fr:Cryptographie gl:Criptografía he:קריפטוגרפיה hi:बीज-लेखन hr:Kriptografija hu:Kriptográfia id:Kriptografi it:Crittografia ja:暗号理論 ka:კრიპტოგრაფია kk:Криптография ko:암호학 la:Cryptographia ml:ഗൂഢശാസ്ത്രം ms:Kriptografi nl:Cryptografie nn:Kryptografi no:Kryptografi pt:Criptografia ro:Criptografie sl:Kriptografija sq:Kriptografia sr:Криптографија sv:Kryptografi th:วิทยาการเข้ารหัสลับ tr:Kriptografi uk:Криптографія uz:Kriptografiya vi:Mật mã học zh:密码学