Что такое пнд в криптографии
Защита персональных данных шифрованием
Информационная система любой организации содержит персональные данные (ПНд) о сотрудниках и клиентах, которые в соответствии с ФЗ № 152-ФЗ должны быть защищены.
Законодательно подлежат шифрованию ПДн от обезличенно-общих до личных, имеющих прямое воздействие на человека (здоровье, религиозные взгляды, особенности личной жизни). Самая высокая категорийность защиты требуется данным, которые передаются в Пенсионный фонд (ФИО, зарплата, социальное положение, инвалидность, семейное положение, число детей и т.п.).
Разделяются базы данных на малые, средние и распределенные. В крупных системах важна отладка системы корреляции событий, устанавливающих взаимосвязь сообщений о потенциальных угрозах, проводящих комплексную оценку опасности.
Законом о шифровании персональных данных 152-ФЗ Правительство РФ установило алгоритм, позволяющий безопасно работать с информацией, а также меры взыскания в случае несоблюдения требований вплоть до уголовной ответственности и аннулирования лицензий. К шифрованию персональных данных предъявляются требования следующего порядка:
Необходимость регулярного обновления технологий защиты позволила выработать ГОСТы шифрования персональных данных (Р 34.11-2012 «Стрибог», блочные Р 34.12-2015 «Магма»/«Кузнечик», Р 34.13-2015). ГОСТовские алгоритмы устойчивы к взлому, отличаются высокой производительностью и хорошими данными распараллеливания), позволяя подбирать оптимальную защиту к различным (ограниченным или полноценным) ресурсам вычислительного оборудования.
Алгоритмы шифрования данных
Алгоритм защиты персональных данных в организации включает типовой перечень действий, которые необходимо выполнить для защиты:
Алгоритм построения системы защиты персональных данных состоит из пяти этапов:
Для распространенной платформы 1С шифрование выполняется без внешних компонентов, com объектов, чтобы полностью изолировать ее от привязки к операционной системе.
Федеральная служба безопасности осуществляет проверку операторов в том случае, если в примененных средствах защиты используется криптография. Федеральный закон № 152-ФЗ «О персональных данных» (далее – ФЗ № 152-ФЗ) обязует оператора персональных данных (далее – ПДн) обеспечивать конфиденциальность ПДн.
Стоит понимать, что обеспечение конфиденциальности не подразумевает обязательное применение средств шифрования. Применение средств криптографической защиты информации (далее – СКЗИ) актуально в том случае, если это установлено в техническом задании, следует из Модели угроз (МУ) и/или Модели нарушителя, а также при передаче персональных данных по линиям связи, выходящим за пределы контролируемой зоны оператора.
Правильный выбор средств криптографической защиты информации позволяет обеспечить не только соблюдение нормативно-правовых актов, но и безопасность персональных данных, передаваемых по каналам связи с использованием таких средств. Подбор СКЗИ должен осуществляться с учетом требований нормативно-правовых актов, особенностей инфраструктуры информационной системы персональных данных, выявленных актуальных угроз персональным данным и необходимых функциональных характеристик СКЗИ.
Классы СКЗИ
СКЗИ определенного класса применяются для нейтрализации атак, при создании способов, подготовке и проведении которых используются возможности из числа перечисленных для предыдущего класса и не менее одной данного класса.
Каждый следующий класс СКЗИ включает в себя возможности нарушителей предыдущего класса.
Таблица 1 – Классы СКЗИ и соответствующие возможности нарушителей
Создание способов, подготовка и проведение атак без привлечения специалистов в области разработки и анализа СКЗИ
Создание способов, подготовка и проведение атак на различных этапах жизненного цикла СКЗИ
Проведение на этапах разработки (модернизации), производства, хранения, транспортировки СКЗИ и этапе ввода в эксплуатацию СКЗИ (пусконаладочные работы) следующих атак:
Проведение атак на этапе эксплуатации СКЗИ на:
Получение из находящихся в свободном доступе источников (включая информационно-телекоммуникационные сети, доступ к которым не ограничен определенным кругом лиц, в том числе информационно-телекоммуникационную сеть «Интернет») информации об информационной системе, в которой используется СКЗИ. При этом может быть получена следующая информация:
Использование на этапе эксплуатации в качестве среды переноса от субъекта к объекту (от объекта к субъекту) атаки действий, осуществляемых при подготовке и (или) проведении атаки:
Проведение на этапе эксплуатации атаки из информационно-телекоммуникационных сетей, доступ к которым не ограничен определенным кругом лиц, если информационные системы, в которых используются СКЗИ, имеют выход в эти сети.
Проведение атаки при нахождении в пределах контролируемой зоны.
Проведение атак на этапе эксплуатации СКЗИ на следующие объекты:
Получение в рамках предоставленных полномочий, а также в результате наблюдений следующей информации:
Использование штатных средств, ограниченное мерами, реализованными в информационной системе, в которой используется СКЗИ, и направленными на предотвращение и пресечение несанкционированных действий.
Физический доступ к СВТ, на которых реализованы СКЗИ и СФ.
Возможность располагать аппаратными компонентами СКЗИ и СФ, ограниченная мерами, реализованными в информационной системе, в которой используется СКЗИ, и направленными на предотвращение и пресечение несанкционированных действий.
Создание способов, подготовка и проведение атак с привлечением специалистов в области анализа сигналов, сопровождающих функционирование СКЗИ и СФ, и в области использования для реализации атак недокументированных (недекларированных) возможностей прикладного ПО.
Проведение лабораторных исследований СКЗИ, используемых вне контролируемой зоны, ограниченное мерами, реализованными в информационной системе, в которой используется СКЗИ, и направленными на предотвращение и пресечение несанкционированных действий.
Проведение работ по созданию способов и средств атак в научно-исследовательских центрах, специализирующихся в области разработки и анализа СКЗИ и СФ, в том числе с использованием исходных текстов входящего в СФ прикладного ПО, непосредственно использующего вызовы программных функций СКЗИ.
Создание способов, подготовка и проведение атак с привлечением специалистов в области использования для реализации атак недокументированных (недекларированных) возможностей системного ПО.
Возможность располагать сведениями, содержащимися в конструкторской документации на аппаратные и программные компоненты СФ.
Возможность располагать всеми аппаратными компонентами СКЗИ и СФ.
Контроль и проверка использования СКЗИ
Федеральная служба безопасности проверяет условия обработки и защиты персональных данных с использованием средств криптографической защиты информации. Более детальная информация приведена в таблице 2.
Таблица 2 – Соответствие требований и перечня предоставляемых документов
Перечень предоставляемых документов
Организация системы организационных мер защиты персональных данных.
Смысл данного приказа заключается в обосновании выбора класса СКЗИ.
Организация системы криптографических мер защиты информации.
Разрешительная и эксплуатационная документация на СКЗИ.
Следует предоставлять в печатном виде.
Требования к обслуживающему персоналу (требование к лицам, допущенным к работе).
В процессе изучения актов проверяющими будут интервьюироваться сотрудники, работающие с данными информационными системами. Тут уже важно то, насколько уместно и корректно они будут отвечать на задаваемые им вопросы.
Следует опечатать рабочие станции
Оценка соответствия применяемых СКЗИ
Необходимо иметь сигнализацию и сейфы во всех помещениях, где установлены средства криптографической защиты.
Мероприятия для обеспечения безопасности ПДн
При подготовке к проверке регулятора к типовым нарушениям относятся:
— Отсутствие актуального сертификата соответствия СКЗИ;
— Отсутствие журналов учета или нерегулярное их заполнение;
— Отсутствие дистрибутивов СКЗИ, формуляров, документов;
— Недостаточные меры по обеспечению физической защиты;
— Использование СКЗИ класса ниже необходимого.
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.
Использование шифрования в компаниях России
Введение
Ситуация изменилась лишь в 1990 году, когда в действие был введен стандарт шифрования ГОСТ 28147-89. Изначально алгоритм имел гриф ДСП и официально «полностью открытым» стал лишь в 1994 году.
Сложно точно сказать, когда именно в отечественной криптографии был совершен информационный прорыв. Скорее всего, это произошло с появлением у широкой общественности доступа в интернет, после чего в сети начали публиковаться многочисленные материалы с описаниями криптографических алгоритмов и протоколов, статьи по киптоанализу и другая информация, имеющая отношение к шифрованию.
В сложившихся условиях криптография больше не могла оставаться прерогативой одного лишь государства. Кроме того, развитие информационных технологий и средств связи обусловило потребность в использовании средств криптографической защиты коммерческими компаниями и организациями.
Сегодня к средствам криптографической защиты информации (СКЗИ) относят: средства шифрования, средства имитозащиты, средства электронной цифровой подписи, средства кодирования, средства изготовления ключевых документов и сами ключевые документы. [4, с2-3.]
Далее в статье речь пойдет о том, какое практическое применение на настоящий момент шифрование и СКЗИ нашли в российских компаниях и организациях. Будут рассмотрены следующие направления:
Применение криптографии и СКЗИ в российских компаниях
1. Внедрение криптосредств в системы защиты персональных данных
Деятельность практически любой российской компании сегодня связана с хранением и обработкой персональных данных (ПДн) различных категорий, к защите которых законодательством РФ выдвигается ряд требований [1]. Для их выполнения руководство компании, прежде всего, сталкивается с необходимостью формирования модели угроз персональным данным и разработки на ее основе системы защиты персональных данных, в состав которой должно входить средство криптографической защиты информации. [2, с 1.]
К СКЗИ, внедренному в систему защиты персональных данных, выдвигаются следующие требования:
Таким образом, средства криптографической защиты сегодня эффективно используются компаниями и организациями для защиты персональных данных российских граждан и являются одной из наиболее важных составляющих в системах защиты персональных данных.
2. Защита корпоративной информации
Если в п.1 использование крпитогарфических средств обусловлено, прежде всего, требованиями законодательства РФ, то в данном случае в применении СКЗИ заинтересовано руководство самой компании. С помощью средства шифрования компания получает возможность защитить свою корпоративную информацию – сведения, представляющие коммерческую тайну, интеллектуальную собственность, оперативную и техническую информацию и др.
На сегодняшний день для эффективного применения в корпоративной среде, программа для шифрования должна обеспечивать:
3. Электронная подпись
Электронная подпись (ЭП) сегодня является полноценным аналогом собственноручной подписи и может быть использована юридическими и физическими лицами для того, чтобы обеспечить документу в цифровом формате юридическую силу. Применение ЭП в электронных системах документооборота значительно увеличивает скорость заключения коммерческих сделок, уменьшает объем бумажных бухгалтерских документов, экономит время сотрудников. Кроме того, ЭП сокращает расходы предприятия на заключение договоров, оформление платежных документов, получение различных справок от государственных учреждений и многое другое.
Средства криптографической защиты, как правило, имеют в своем составе функции по созданию и проверке электронных подписей. Российским законодательством к таким СКЗИ выдвигаются следующие требования [5, с 3.]:
4. Шифрование электронной почты
Для большинства компаний электронная почта является основным средством коммуникации между сотрудниками. Ни для кого не секрет, что по корпоративной электронной почте сегодня пересылается огромное количество конфиденциальной информации: договора, счета, сведения о продуктах и ценовых политиках компании, финансовые показатели и др. Если подобная информация окажется доступной для конкурентов, это может нанести значительный ущерб компании вплоть до прекращения ее деятельности.
Поэтому защита корпоративной почты – крайне важная составляющая в обеспечении информационной безопасности компании, реализация которой становится возможной также благодаря использованию криптографии и средств шифрования.
Большинство почтовых клиентов, таких как Outlook, Thinderbird, The Bat! и др., позволяют настроить обмен зашифрованными сообщениями на основе сертификатов открытого и закрытого ключа (сертификаты в форматах X.509 и PKCS#12 соответственно), создаваемых при помощи средств криптографической защиты.
Здесь также следует упомянуть о возможности криптографических средств работать в качестве удостоверяющих центров (УЦ). Основное предназначение удостоверяющего центра — выдача сертификатов шифрования и подтверждение подлинности ключей шифрования. В соответствии с российским законодательством, УЦ подразделяются на классы (КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2, КА1), к каждому из которых выдвигается ряд требований [5]. При этом, класс СКЗИ, использующегося в средствах УЦ, должен быть не ниже соответствующего класса УЦ [5, с 14.].
Использование CyberSafe Enterprise
Разрабатывая программу CyberSafe Enterprise мы постарались учесть все вышеописанные возможности, включив их в функциональный набор программы. Так, она поддерживает функции, перечисленные в п.2 данной статьи, шифрование электронной почты, создание и проверку цифровых подписей, а также работу в качестве удостоверяющего центра.
Наличие в CyberSafe сервера публичных ключей позволяет компаниям организовать удобный обмен ключами между своими сотрудниками, где каждый из них может опубликовать свой открытый ключ, а также скачать открытые ключи других пользователей.
Таким образом, имея в своем составе встроенное СКЗИ КриптоПро CSP, программа CyberSafe Enterprise может быть использована в системе защиты персональных данных классов КС1 и КС2.
После установки КриптоПро CSP на компьютер пользователя при создании сертификата в CyberSafe Enterprise появится возможность создать сертификат КриптоПРО:
Далее необходимо выбрать место хранения контейнера закрытого ключа КриптоПро и задать пароль к контейнеру. Для хранения может быть использован реестр операционной системы либо съемный носитель (токен):
После завершения создания сертификата CyberSafe ключи КриптоПРО также созданы, отображаются на вашей связке и доступны для использования:
В том случае, если возникает необходимость экспортировать ключи КриптоПро в отдельный файл, это можно сделать через стандартную функцию экспорта ключей CyberSafe:
Если вы хотите зашифровать файлы для передачи другим пользователям (или подписать их своей цифровой подписью) и использовать для этого ключи КриптоПро, из списка доступных криптопровайдеров необходимо выбрать КриптоПро:
В том случае, если вы хотите использовать ключи КриптоПро для прозрачного шифрования файлов, в окне выбора сертификатов в качестве криптопровайдера также следует указать КриптоПро:
В CyberSafe существует возможность использовать КриптоПРО и алгоритм ГОСТ для шифрования логических дисков/разделов и создания виртуальных зашифрованных дисков:
Также, на основе сертификатов КриптоПро, может быть настроено шифрование электронной почты. В КприптоПро CSP алгоритмы формирования и проверки ЭП реализованы в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р 34.10-2012, алгоритм шифрования/дешифрования данных реализован в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 28147-89.
На сегодняшний день CyberSafe является единственной программой, которая сочетает в себе функции по шифрованию файлов, сетевых папок, логических дисков, электронной почты и возможность работы в качестве удостоверяющего центра с поддержкой стандартов шифрования ГОСТ 28147-89 и ГОСТ Р 34.10-2012.
Все, что нужно знать о криптографии: алгоритмы
С развитием технологий пользователи по всему миру, а также программисты и разработчики начали сталкиваться с вопросом сохранения конфиденциальности информации. Интернет-технологии и хакерские атаки начали ставить под угрозу соответствующее направление. Так появились различные способы шифрования данных.
В данной статье будет рассказано о том, что это такое, раскрыто понятие криптографии, рассмотрены основные способы, которыми можно защитить те или иные данные. Предложенная информация окажется полезной как опытным программерам, так и начинающим ПК-пользователям.
Понятие криптографии
Криптография также нередко называется криптологией. Это – искусство передачи информации электронного или иного типа так, чтобы без ключа шифрования считать ее было невозможно. Термин произошел от нескольких греческих слов:
Направление науки по составлению алгоритмов шифрования является одним из древнейших в мире. Но в современных реалиях данное понятие приобрело совершенно новые обороты.
Криптография – комплекс алгоритмов, знаний и средств для защиты конфиденциальности тех или иных сведений от посторонних глаз. А криптоанализом называют некое направление деятельности, которое изучает правила и методы нарушения сохранности сообщения.
История возникновения
Вопросы, связанные с алгоритмами шифрования, начали решаться еще в древнем мире. Работают изобретенные некогда людьми варианты защиты по сей день.
Впервые соответствующая тема всплыла с появлением первой письменности. Раньше встречались следующие виды письма:
Первый вариант использовался священнослужителями, второй – всеми остальными. Греки и римляне стали «изобретателями» собственных систем тайного письма. А именно – скорописи. Изначально это и было секретным письмом. «Изобретателем» является некий Тиллиус Тиро.
Но лишь в средневековье различные алгоритмы по так называемому шифрованию сообщений начали использовать в дипломатических целях с завидной регулярностью. Также соответствующие приемы встречались в торговле и военной деятельности. А в 1499 году появилась первая книжка по криптографии.
Современное развитие
Алгоритмы шифрования потихоньку развивались и приобретали новый вид. Современная интерпретация оных возникла примерно в 1990 году. В те времена началось активное развитие информационных технологий.
Разные страны начали придумывать собственные стандарты криптографических протоколов. Примеры:
Также все ранее существующие алгоритмы сильно усложнились в плане математических конструкций. Это способствует затруднению криптоанализа. Новые требования, часто не связанные с математикой, привели к тому, что методы шифрования сейчас стали максимально устойчивыми и сложными. Начали появляться направления в криптографии, которые находятся на стыке математики и квантовых вычислений.
Где применяется
Цифровые сервисы должны в обязательном порядке беспокоиться о сохранности пользовательской и архивной информации. В противном случае утечка данных чревата серьезными последствиями. Пример – хакеры смогут использовать полученные электронные материалы от того или иного проекта в своих корыстных целях.
Сегодня практически все важные аспекты жизни и деятельности человека зависят от информационных технологий и гаджетов. Финансовые операции, а также всевозможные платежи и даже работа осуществляются через мобильные технологии. Их трудно назвать безопасными каналами передачи электронных материалов. Поэтому приходится думать, как лучше организовать защиту сведений.
Алгоритмы по шифрованию информации применяются везде:
Везде, где фигурируют информационные технологии и присутствует цифровизация, задействована криптография. Данное научное направление весьма сложное, но перспективное.
Основные виды
Сейчас в мире достаточно методов шифрования информации. Их условно можно классифицировать. Существуют следующие алгоритмы криптографии:
Каждый вариант предусматривает собственные нюансы и особенности. О них статья расскажет далее.
Примитивы
Шифрование – сложный процесс, как и процедура расшифровки данных при необходимости. При генерации подобной информации в целях повышения уровня безопасности нередко используются так называемые примитивы. Они помогают уже зашифрованным сведениям получить более надежную и стойкую защиту.
В качестве алгоритмов, предусматривающих примитивы, используют:
Подобный вариант развития событий в реальной жизни появился давным-давно. Он может использоваться не только в информационных технологиях. Раньше примитивы преобразовывали и защищали обычный рукописный текст. Сейчас это не самый лучший вариант, если он задействован в качестве самостоятельного элемента.
Важно: так называемый открытый ключ для получения необходимой информации представляет собой некий алгоритм или инструкцию, согласно которому удается прочесть написанное сообщение.
Квантовые технологии
Совершенно новый виток в алгоритмах шифрования. Пока не слишком распространен, так как у человечества нет достаточно мощных квантовых компьютеров. Но такой вариант позволяет в результате получить практически неуязвимую на сегодня систему защиты электронных материалов.
В ходе реализации метода задействованы квантовые объекты. Они не только не позволяют считывать материалы, но и подделывать их. Авторы данной теории – некие ученые Беннет и Брассард. Они предложили пользоваться квантовыми технологиями специально для того, чтобы передавать секретный ключ.
Важно: первые попытки выдвижения квантовой теории для разработки алгоритмов шифрования в 1970 году высказал некий Стефан Вейснер.
Хеширование
На практике принято использовать многочисленные варианты защиты электронных материалов от хищения, копирования и подделки. Существует один такой подход, как хеширование. Имеет название хеш-функций.
В ходе него осуществляется преобразование первоначального информационного массива той или иной «протяженности» в битовую строчку фиксированной длины (256 бит, 128 бит и так далее).
Миру известна далеко не одна хеш-функция, но нас интересуют только ее криптографические вариации. Каждый вариант имеет отличие по:
Криптографически стойкие операции имеют два существенно важных критерия. А именно:
Соответствующие отличия и требования называют стойкостью к коллизиям первого и второго рода. Есть и еще один важный критерий: если аргумент изменяется незначительно, происходит наиболее крупная «корректировка» функции. Так, значение хеша не предоставляет информацию даже об отдельных битах аргументов.
Примеры алгоритмов
Стандарт шифрования информации посредством хешев может быть разным. Сегодня выделяют более 10 вариаций, среди которых встречаются такие алгоритмы как:
Это – лишь малая часть способов представления шифра в виде хеш-функций. Соответствующее направление активно развивается по сей день.
Асимметричные
В мире сегодня криптографических алгоритмов очень много. И среди них, как уже можно было заметить, встречаются совершенно разные вариации. Стандарт шифрования применяется в зависимости от типа используемой информации, а также технологических возможностей «клиента».
Есть метод так называемого асимметричного шифрования. Это система криптографического типа, которая использует открытый ключ. В данном случае для защиты информации задействована некая «расшифровка». Она является открытой. Передается прямо по открытым каналам связи (то есть, никак не скрывается). Используется специально для того, чтобы проверять электронные подписи, а также для зашифровки информации.
Технологии асимметричных алгоритмов для дешифрования и создания электронных подписей предусматривают задействование еще одного ключа. Он называется секретным.
В основе соответствующей идеи лежит принцип односторонних функций f(x). В них, согласно действующим законам математики, не так трудно найди x после получения информации о самой функции. Важно учесть, что дополнительно практически невозможно определить саму f(x), если известно только значение «икса».
Принципы работы
Асимметричные методы и алгоритмы так называемого шифрования работают по следующим принципам:
Стоит обратить внимание на одну особенность, без которой соответствующий принцип не сработает. Речь идет о том, что при получении текста в зашифрованном виде получателю придется провести аутентификацию личности. Она производится перед отправителем. Это – своеобразная система защиты.
Если получатель не смог провести аутентификацию или является не истинным лицом, которому адресован текст, расшифровка не произведется. А у недоброжелателя не получится заметить открытый ключ, предусматриваемый отправителем, на собственный.
Асимметричные шрифты – наглядные примеры
Лучший алгоритм для шифрования информации асимметричным способом подобрать трудно. Здесь, как и в случае с хешами, довольно много вариантов. Вот наиболее распространенные из них:
Применяются все эти варианты на практике весьма часто. Но есть и еще один подход к защите информации от недоброжелателей и хакеров. Он встречается в реальной жизни чаще остальных.
Алгоритм симметричного шифрования
Речь идет о симметричном шифровании. В этом случае происходит использование одного и того же ключа как для зашифровки, так и для расшифровки. Требования, применяемые к этому раскладу, следующие:
Подобные системы разделяются на несколько типов – блочного и поточного представления. Первые предусматривают дробление исходной информации на блоки, состоящих из данных. После этого осуществляется дальнейшее преобразование посредством ключей.
Поточные системы обрабатываются следующим образом: определяется выходная гамма (последовательность), накладываемая на текст сообщения. Защита проводится путем отправки потока по мере генерации гаммы.
Особенности и преимущества
Симметричный алгоритм для шифрования имеет собственные недостатки и преимущества. Отличается данный вариант высокой защитой. Для применения задействуются разнообразные сложные и многоступенчатые комбинации перестановок и подставок первоначальных сведений. Подходов для реализации поставленной задачи бывает довольно много. Каждый в обязательном порядке соответствует ключу прохода.
Если бы программист представил себе принцип обработки подобным методом, операция проводилась бы так:
У такого подхода к алгоритмам расшифровки и шифрования есть ряд преимуществ:
Недостатки у подобной системы тоже имеются. К ним относят сложность обмена ключами. Это связано с тем, что в процессе реализации поставленной задачи может произойти нарушение секретности. Также в большой сети ключами довольно трудно управлять.
Наглядные примеры
К симметричным шифрам относят:
Как и в прошлых случаях, это всего лишь примеры. Сегодня на практике довольно часто встречается такой алгоритм для шифрования информации, как AES. Он является новым американским.
Rijndael
Подход типа Rijndael – это симметричный метод защиты сведений. Относится к блочным. В нем можно корректировать параметры блоков, а также секретных ключей от 128 до 256 бит. Но важно учесть — разность достигает 32 бита.
В процессе реализации задействует линейно-подстановочные принципы. Раунд здесь может быть 10, 12 или 14. Он напрямую зависит от длины ключа.
Особенности AES
AES – это своеобразный подход к решению поставленной задачи, опирающийся на алгоритм Rijndael. Предыдущее решение с ключом 128 бит. Блок данных здесь составит 16 байт. Предусматривает различные функции.
Шифрование информации через алгоритм так называемого шифрования AES осуществляется в несколько шагов. Каждый предусматривает собственные нюансы.
Принцип зашифровки
Шифрование осуществляется в несколько этапов:
1. Формирование «стейт». Предположим, что уже есть секретное сообщение, для того или иного адресата. Оно представлено числами в диапазоне от 0 до 255. Здесь происходит деление на n-блоков информации по 16 байт. Каждый «пакет информации» называется «стейт». Если текст не кратен 16 байтам, он дополняется до соответствующих значений.
2. KeyExpansion. Ключи в AES побайтно равны state. Происходит расширение ключа, которое отвечает за генерацию нынешних массивов ключей для циклов раундов шифрования. В виде сопоставления операции XOR задействован фиксированный массив Rcon. Здесь keyExpansion через XOR с фиксированными ключевыми массивами осуществляет возврат массивов оных. Их количество – 11 штук. Только один не относится к раунду алгоритма.
3. AddRoundKey. Это – первый этап шифрования. Применяется к state при помощи правил суммирования. Происходит XOR со state, с каждым его байтов. Далее «стейт» переходит к следующей ступени – к системе раундов алгоритмов.
4. Раунды. Всего их 10 штук. Получается своеобразные таблицы замен из 10 шагов. Первые 9 выполняют subBytes, shiftRows, mixColumns, addRoundKey. Последний отвечает за обработку «саба», «шифта» и «эдда».
5. SubBytes. Происходит трансформация «стейта» через замену собственных байтов на иные. Для этого используется их подставление в готовые фиксированные таблицы S-box.
6. ShiftRows. Производится циклическое смещение трех последних строк влево. Принцип указан на картинке.
7. MixColumns. Самый сложный вычислительный процесс. Здесь осуществляется умножение на постоянную функцию f(x) = <03>x^3 + <01>x^2 + <01>x + <02>. Так получается произведение по указанным ранее правилам конкретных столбцов из State на функции a(x). Если исключить правило умножения алгоритма так называемого шифрования, подобный прием будет аналогичен матричному умножению.
В случае с дешифрованием ситуация будет примерно такой же. Процедура полностью осуществляется за несколько подходов (шагов).
О дешифровании
Сначала система при чтении сообщения путем алгоритмов шифрования типа AES использует KeyExpansion. Далее производятся раунды алгоритмов. Они предусматривают 10 ступеней, называемых шагами криптопреобразования.
Первые девять штук отвечают за цикличное выполнение 4-х функций в порядке, обратном методу первоначально защиты (шифровки). А именно:
Последний, 10 раунд – это три операции: «ЭддРаундКей», «ИнвШифт», «ИнвСабБайтс». Далее производится обработка addRoundKey. Этап предусматривает обратное суммирование по правилам алгоритмов используемого шифрования самого себя. Полностью исключается массив Rcon.
Следующий шаг – обработка invMixColumns. Это – мультипликативная обработка операции умножения по правилам умножения алгоритма на постоянную функцию a^(-1) от x конкретного столбца «стейт».
Теперь система будет производить обратную трансформацию shiftRows. То есть, проведет цикличное смещение «информации» вправо. Завершающий этап – это инверсия. Производится относительно «СабБайтс». Предусматривает обратную замену байта state, которая заведомо представлена в hex согласно соответствию фиксированной таблички:
На данном этапе пользователь сможет прочесть необходимую ему информацию. Звучит трудно, но программисты и хакеры для реализации поставленной задачи никогда не действуют «вручную». Они используют IT-технологии и всевозможные шифровальщики и дешифраторы.
Криптография и IT
В цифровых технологиях криптография – это основной инструмент обеспечения конфиденциальности информации. Помогает противодействовать незаконному (несанкционированному) копированию и распространению информации по интернету (включая даркнет). В основном применяется для защиты интеллектуальной собственности.
Среднестатистические юзеры могут столкнуться с соответствующими методами не только при работе в Сети, но и во время установки/запуска игр. Там тоже задействованы рассмотренные варианты защиты в той или иной форме.
Внимание: хакерский взлом и появление «пиратских» копий программного обеспечения ставит под вопрос сохранность информации пользователей, а также ее целостность и конфиденциальность.
Заключение
Криптография – полезная и перспективная наука, тесно связанная с программированием. Сейчас на нее нельзя отучиться на «вышке». Ни один ВУЗ не предлагает изучение encryption и других вариантов обеспечения безопасности в полной мере.
Если пользователь захотел стать экспертом в данном области, он должен разбираться в программировании, IT, информатике, алгоритмах. Можно пройти спецкурсы по выбранному направлению.