ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Симетричне шифрування і керування ключами

123 4 5

Симетричне шифрування має ряд переваг. Перше – швидкість криптографічних операцій. Воно особливо корисно для шифрування даних, що залишаються у вас. Однак, симетричне шифрування, використане саме по собі як засіб захисту коштовних даних, що пересилаються, може виявитися досить витратним просто через складність передачі таємного ключа.

Згадаєте персонажа з вашого улюбленого шпигунського фільму: людина з запечатаним кейсом, пристебнутим наручниками до руки. Як ви вважаєте, що в цьому кейсі? Навряд чи в ньому коди запуску ракет / формула хімічної зброї / плани вторгнення. Імовірніше, там – ключ, що розшифрує секретну інформацію. Для встановлення криптографічного зв'язку за допомогою симетричного алгоритму, відправникові й одержувачеві потрібно попередньо погодити ключ і тримати його в таємниці. Якщо вони знаходяться в географічно вилучених місцях, то повинні вдатися до допомоги довіреного посередника, наприклад, надійного кур'єра, щоб уникнути компрометації ключа в ході транспортування. Зловмисник, що перехопив ключ на шляху, зможе пізніше читати, змінювати і підробляти будь-яку інформацію, зашифровану або завірену цим ключем. Глобальна проблема симетричних шифрів (від Кільця-декодера капітана Міднайта до DES і AES) складається в складності керування ключами: як ви доставите ключ одержувачеві без ризику, що його перехоплять?

PGP

PGP поєднує в собі кращі сторони симетричної криптографії і криптографії з відкритим ключем. PGP – це гібридна криптосистема.

Коли користувач зашифровує дані за допомогою PGP, програма для початку їх стискає. Стиск скорочує час модемної передачі і заощаджує дисковий простір, а також, що важливіше, підвищує криптографічну стійкість. Більшість криптоаналітичних техніків засновано на статистичному аналізі шифртекста в пошуках ознак відкритого тексту. Стиск зменшує число таких ознак, що істотно підсилює опірність криптоаналізу.

Потім, PGP створює сеансовий ключ, тобто одноразовий симетричний ключ, застосовуваний тільки для однієї операції. Цей сеансовий ключ являє собою псевдовипадкове число, згенероване від випадкових рухів мишки і натискання клавіш. Сеансовий ключ працює на основі дуже надійного, швидкого симетричного алгоритму, яким PGP зашифровує стиснуте повідомлення; у результаті виходить шифртекст. Як тільки дані зашифровані, сеансовий ключ також шифрується, але уже відкритим ключем одержувача. Цей зашифрований відкритим ключем сеансовий ключ прикріплюється до шифртексту і передається разом з ним одержувачеві.

Розшифрування відбувається в зворотному порядку. PGP одержувача використовує його закритий ключ для витягу сеансового ключа з повідомлення, яким шифртекст вихідного послання відновлюється у відкритий текст.

Таким чином, комбінація цих двох криптографічних методів поєднує зручність шифрування відкритим ключем зі швидкістю роботи симетричного алгоритму. Симетричне шифрування в тисячі разів швидше асиметричного. Шифрування відкритим ключем, у свою чергу, надає просте рішення проблеми керування ключами і передачі даних. При використовувані їх спільно, швидкість виконання і керування ключами взаємно доповнюються і поліпшуються без якого-небудь збитку безпеки.

Ключі

Ключ – це деяка величина, що, працюючи в сполученні з криптоалгоритмом, робить визначений шифртекст. Ключі, як правило, – це дуже великі числа. Розмір ключа виміряється в бітах; число, що представляє 2048-бітовий ключ, скажено велике. В асиметричній криптографії, чим більший ключ, тим захищеніший отриманий шифртекст. Однак, розмір асиметричного ключа і розмір симетричного таємного ключа, абсолютно непорівнянні. Симетричний 80-бітовий ключ еквівалентний у стійкості 1024-бітовому відкритому ключеві. Симетричний 128-бітовий ключ приблизно дорівнює 3000-бітовому відкритому. Знову ж, більший ключ – вища надійність, але механізми, що лежать в основі кожного з типів криптографії зовсім різні, і порівнювати їхні ключі в абсолютних величинах неприпустимо.

Незважаючи на те, що ключова пара математично зв'язана, практично неможливо з відкритого ключа обчислити закритий; у той же час, обчислення закритого ключа завжди залишається можливим, якщо мати в розпорядженні достатній час і обчислювальні потужності. От чому критично важливо створювати ключ вірної довжини: досить великий, щоб був надійним, але досить малий, щоб залишався швидким у роботі. Для цього подумайте й оцініть, хто може спробувати «прочитати ваші файли», наскільки вони можуть бути таємні, скільки часу потрібно для їхнього розшифрування та якими ресурсами.

Більші ключі будуть криптографічно захищені за більший проміжок часу. Якщо те, що треба зашифрувати, повинно зберігатися в таємниці довгі-довгі роки, то, можливо, варто скористатися дуже великим ключем. Хто знає, скільки буде потрібно часу, щоб розкрити ключ, використовуючи завтрашні швидші, ефективніші комп'ютери? Були часи, коли 56-бітовий симетричний ключ DES вважався вкрай надійним.

За сучасними уявленнями 128-бітові симетричні ключі зовсім надійні і не піддані зломові, принаймні сьогодні, поки хтось не побудує функціонуючий квантовий суперкомп'ютер. 256-бітові ключі за оцінками криптологів не можуть бути зламані навіть теоретично і навіть на гіпотетичному квантовому комп'ютері. Саме з цієї причини алгоритм AES підтримує ключі довжиною 128 і 256 біт. Однак історія вчить нас тому, що всі ці запевняння впродовж десятиліть можуть виявитися порожньою балаканиною.

PGP зберігає ключі в зашифрованому виді. Вони утримуються в двох файлах на твердому диску; один файл для відкритих ключів, іншої – для закритих. Ці файли називаються з'єднувальними (keyrings). Використовуючи PGP, Ви, час від часу, будете додавати відкриті ключі своєї кореспонденції на зв'язування відкритих. Ваші закриті ключі знаходяться на зв'язуванні закритих. Якщо ви втратите (видалите) зв'язування закритих ключів, то вже ніяким чином не зможете розшифрувати інформацію, зашифровану для ключів з цього зв'язування. Отже, збереження пари резервних копій цього файлу є необхідною.

Цифрові підписи

Додаткова перевага від використання криптосистем з відкритим ключем полягає в тому, що вони надають можливість створення електронних цифрових підписів (ЕЦП). Цифровий підпис дозволяє одержувачеві повідомлення переконатися в автентичності джерела інформації (іншими словами, у тім, хто є автором інформації), а також перевірити, чи була інформація змінена (перекручена), поки знаходилася в шляху. Таким чином, цифровий підпис є засобом авторизації і контролю цілісності даних. Крім того, ЕЦП несе принцип незречення, що означає, що відправник не може відмовитися від факту свого авторства підписаної ним інформації. Ці можливості настільки ж важливі для криптографії, як і таємність.

ЕЦП служить тієї ж мети, що печатка або власноручний автограф на паперовому листі. Однак внаслідок своєї цифрової природи ЕЦП перевершує ручний підпис і печатку в ряді дуже важливих аспектів. Цифровий підпис не тільки підтверджує особистість що підписала, але також допомагає визначити, чи був зміст підписаної інформації змінений. Власноручний підпис і печатка не мають подібної якості, крім того, їх набагато легше підробити. У той же час, ЕЦП аналогічна фізичної печатки в тім плані, що, як печатка може бути проставлена будь-якою людиною, що одержала в розпорядження печатку, так і цифровий підпис може бути згенерована ким завгодно з копією потрібного закритого ключа.

Деякі люди використовують цифровий підпис набагато частіше ніж шифрування. Наприклад, ви можете не хвилюватися, якщо хтось довідається, що ви тільки що помістили $1000 на свій банківський рахунок, але ви повинні бути абсолютно упевнені, що робили транзакцію через банківського касира. Простий спосіб генерації цифрових підписів показаний на малюнку 6. Замість Шифрування інформації чужим відкритим ключем, ви шифруєте її своїм власним закритим. Якщо інформація може бути розшифрована вашим відкритим ключем, значить її джерелом є ви.

Хеш-функція

Однак описана вище схема має ряд істотних недоліків. Вона вкрай повільна і робить занадто великий обсяг даних – щонайменше вдвічі більше обсягу вихідної інформації. Поліпшенням такої схеми стає введення в процес перетворення нового компонента – однобічної хеш-функції. Одностороня хеш-функція отримує ввід довільної довжини, називаний прообразом, – у даному випадку, повідомлення будь-якого розміру, хоч тисячі або мільйони біт – і генерує строго залежний від прообразу значення фіксованої довжини, допустимо, 160 біт. Хеш-функція гарантує, що якщо інформація буде будь-як змінена – навіть на один біт, – у результаті вийде зовсім інше хеш-значення.

У процесі цифрового підпису PGP обробляє повідомлення криптографічно стійким однобічним хеш-алгоритмом. Ця операція приводить до генерації рядка обмеженої довжини, називаної дайджестом повідомлення (message digest). (Знову ж, будь-яка зміна прообразу приведе до абсолютно іншого дайджесту.) Потім PGP зашифровує отриманий дайджест закритим ключем відправника, створюючи «електронний підпис», і прикріплює її до прообразу. PGP передає ЕЦП разом з вихідним повідомленням. Після одержання повідомлення, адресат за допомогою PGP заново обчислює дайджест підписаних даних, розшифровує ЕЦП відкритим ключем відправника, тим самим звіряючи, відповідно, цілісність даних і їхнє джерело; якщо обчислений адресатом і отриманий з повідомленням дайджести збігаються, значить інформація після підписання не була змінена. PGP може як зашифрувати саме повідомлення, що підписується, так і не робити цього; підписання відкритого тексту без шифрування корисно в тому випадку, якщо хто-небудь з одержувачів не зацікавлений або не має можливості звірити підпис (допустимо, не має PGP).

Якщо в механізмі формування ЕЦП застосовується стійка однобічна хеш-функція, немає ніякого способу взяти або підпис з одного документа і прикріпити неї до іншого, або ж будь-якимось чином змінити підписане повідомлення. Найменша зміна в підписаному документі буде виявлено в процесі звірення ЕЦП.

ЕЦП відіграють найважливішу роль у посвідченні і запевнянні ключів інших користувачів PGP.

Цифрові сертифікати

Одна з головних проблем асиметричних криптосистем полягає в тому, що користувачі повинні постійно стежити, чи зашифровують вони повідомлення власними ключами своїх кореспондентів. У середовищі вільного обміну відкритими ключами через суспільні сервери-депозитарії атаки представляють собою серйозну потенційну загрозу. У цьому виді атак зловмисник підсуває користувачеві підроблений ключ з ім'ям передбачуваного адресата; дані зашифровуються підставним ключем, перехоплюються його власником-зловмисником, потрапляючи в чужі руки. У середовищі криптосистем з відкритим ключем критично важливо, щоб ви були абсолютно упевнені, що відкритий ключ, яким збираєтеся щось зашифрувати – не митецька імітація, а власність вашого кореспондента. Можна попросту шифрувати тільки тими ключами, що були передані вам їхніми власниками з рук у руки на дискетах. Але припустимо, що потрібно зв'язатися з людиною, що живе на іншому краї світу, з яким ви навіть незнайомі; як ви можете бути упевнені, що одержали його справжній ключ?

Цифрові сертифікати ключів спрощують задачу визначення приналежності відкритих ключів передбачуваним власникам. Сертифікат це форма посвідчення. Інші види посвідчень включають ваші права водія, державний паспорт, свідоцтво про народження, і т. д. Кожне з них несе на собі деяку ідентифікуючу вас інформацію і визначений запис, що непідробляється, щоб хтось інший встановив вашу особистість. Деякі сертифікати, такі як паспорт, – самодостатнє підтвердження вашої особистості; буде досить неприємно, якщо хтось викраде його, щоб видати себе за вас.

Цифровий сертифікат у своєму призначенні аналогічний фізичному. Цифровий сертифікат ключа – це інформація, прикріплена до відкритого ключа користувача, що допомагає іншим встановити, чи є ключ справжнім і вірним. Цифрові сертифікати потрібні для того, щоб унеможливити спробу видати ключ однієї людини за ключ іншого.

Цифровий сертифікат складається з трьох компонентів:

1. відкритого ключа, до якого він прикладений;

2. даних, або записів сертифіката (зведення про особистості користувача, ім'я, електронна пошта і т. д., а також, у разі необхідності, вказати додаткові обмежуючі зведення : права доступу, робочі ліміти та інше);

3. однієї або декількох цифрових підписів, «з'єднаних» ключем з сертифікатом.

Ціль ЕЦП на сертифікаті – указати, що зведення сертифіката були завірені довіреною третьою особою або організацією. У той же час цифровий підпис не підтверджує вірогідність сертифіката як цілого; вона є дорученням тільки того, що підписаний запис сертифіката (ідентифікуюча інформація) зв'язані з даним відкритим ключем.

Таким чином, сертифікат – це відкритий ключ із прикріпленими до нього однієї або декількома формами ID плюс оцінка підтвердження від довіреної особи, «єднальна» ID і відкритий ключ.

Поширення сертифікатів

Сертифікати застосовуються, коли потрібно обмінятися з ким-небудь ключами. Невеликим групам людей, що бідує в захищеному зв'язку, не складе праці просто передати один одному дискети або відправити електронні листи, що містять копії їхніх ключів. Це – ручне поширення відкритих ключів, і воно ефективно тільки до визначеного етапу. Подальше – за межами можливостей даного методу, і тоді виникає необхідність розгортання системи, яка б забезпечувала достатню надійність і безпеку, надавала можливості збереження й обміну ключами, так що колеги, бізнеси-партнери або незнайомці змогли б відправляти один одному зашифровані повідомлення, якщо в тім виникне необхідність. Така система може реалізуватися у формі простого сховища-депозитарію, називаного сервером сертифікатів, або сервером-депозитарієм відкритих ключів, або мати складнішу і комплексну структуру, що припускає додаткові можливості адміністрування ключів, і називану інфраструктурою відкритих ключів (Public Key Infrastructure, PKI).

Сервери-депозитарії

Сервер-депозитарій, також називаний сервером сертифікатів, або сервером ключів, – це мережна база даних, що дозволяє користувачам залишати і витягати з неї цифрові сертифікати. Сервер ключів також може мати деякі функції адміністрування, що допомагають організації підтримувати свою політику безпеки. Наприклад, на збереження можуть залишатись тільки ключі, що задовольняють визначеним критеріям.

123 4 5