Способы и средства криптографической защиты информации применяемые в компьютерных сетях

Обновлено: 06.07.2024

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:

обеспечение секретности;
защита целостности информации.

Виды криптографической защиты информации

Классификация криптографических методов преобразования информации по типу воздействия на исходные данные включает следующие виды:

шифрование;
стенография;
кодирование;
сжатие.

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:

Криптостойкость (стойкость перед криптоанализом), позволяющая вскрыть шифр лишь через полный перебор ключей.
Стойкость шифра благодаря конфиденциальности ключа, а не алгоритма преобразования.
Соразмерность объемов исходного текста и шифротекста.
Исключение искажений и потерь данных, последовавших за ошибками в ходе шифрования.
Небольшое время шифрования.
Согласованность стоимости шифрования и стоимости исходной информации.

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:

Ек — один из алгоритмов преобразования, К — это критпографический ключ, который определяет выбор алгоритма, подходящего для конкретного шифрования.

Выделяют два вида шифрования:

Симметричное: с использованием одного криптографического ключа.
Асимметричное: с открытым ключом.

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).

электронная кодовая книга (ECB);
цепочка из зашифрованных блоков (CBC);
x-битовая зашифрованная обратная связь (CFB-x);
выходная обратная связь (OFB).

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.

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.

Средства криптографической защиты информации, или сокращенно СКЗИ, используются для обеспечения всесторонней защиты данных, которые передаются по линиям связи. Для этого необходимо соблюсти авторизацию и защиту электронной подписи, аутентификацию сообщающихся сторон с использованием протоколов TLS и IPSec, а также защиту самого канала связи при необходимости.

В России использование криптографических средств защиты информации по большей части засекречено, поэтому общедоступной информации касательно этой темы мало.

Методы, применяемые в СКЗИ

Авторизация данных и обеспечение сохранности их юридической значимости при передаче или хранении. Для этого применяют алгоритмы создания электронной подписи и ее проверки в соответствии с установленным регламентом RFC 4357 и используют сертификаты по стандарту X.509.
Защита конфиденциальности данных и контроль их целостности. Используется асимметричное шифрование и имитозащита, то есть противодействие подмене данных. Соблюдается ГОСТ Р 34.12-2015.
Защита системного и прикладного ПО. Отслеживание несанкционированных изменений или неверного функционирования.
Управление наиболее важными элементами системы в строгом соответствии с принятым регламентом.
Аутентификация сторон, обменивающихся данными.
Защита соединения с использованием протокола TLS.
Защита IP-соединений при помощи протоколов IKE, ESP, AH.

Подробным образом методы описаны в следующих документах: RFC 4357, RFC 4490, RFC 4491.

Механизмы СКЗИ для информационной защиты

Защита конфиденциальности хранимой или передаваемой информации происходит применением алгоритмов шифрования.
При установлении связи идентификация обеспечивается средствами электронной подписи при их использовании во время аутентификации (по рекомендации X.509).
Цифровой документооборот также защищается средствами электронной подписи совместно с защитой от навязывания или повтора, при этом осуществляется контроль достоверности ключей, используемых для проверки электронных подписей.
Целостность информации обеспечивается средствами цифровой подписи.
Использование функций асимметричного шифрования позволяет защитить данные. Помимо этого для проверки целостности данных могут быть использованы функции хеширования или алгоритмы имитозащиты. Однако эти способы не поддерживают определения авторства документа.
Защита от повторов происходит криптографическими функциями электронной подписи для шифрования или имитозащиты. При этом к каждой сетевой сессии добавляется уникальный идентификатор, достаточно длинный, чтобы исключить его случайное совпадение, и реализуется проверка принимающей стороной.
Защита от навязывания, то есть от проникновения в связь со стороны, обеспечивается средствами электронной подписи.
Прочая защита - против закладок, вирусов, модификаций операционной системы и т. д. - обеспечивается с помощью различных криптографических средств, протоколов безопасности, антивирусных ПО и организационных мероприятий.

Как можно заметить, алгоритмы электронной подписи являются основополагающей частью средства криптографической защиты информации. Они будут рассмотрены ниже.

Требования при использовании СКЗИ

СКЗИ нацелено на защиту (проверкой электронной подписи) открытых данных в различных информационных системах общего использования и обеспечения их конфиденциальности (проверкой электронной подписи, имитозащитой, шифрованием, проверкой хеша) в корпоративных сетях.

Персональное средство криптографической защиты информации используется для охраны персональных данных пользователя. Однако следует особо выделить информацию, касающуюся государственной тайны. По закону СКЗИ не может быть использовано для работы с ней.

Важно: перед установкой СКЗИ первым делом следует проверить сам пакет обеспечения СКЗИ. Это первый шаг. Как правило, целостность пакета установки проверяется путем сравнения контрольных сумм, полученных от производителя.

После установки следует определиться с уровнем угрозы, исходя из чего можно определить необходимые для применения виды СКЗИ: программные, аппаратные и аппаратно-программные. Также следует учитывать, что при организации некоторых СКЗИ необходимо учитывать размещение системы.

Классы защиты

Согласно приказу ФСБ России от 10.07.14 под номером 378, регламентирующему применение криптографических средств защиты информации и персональных данных, определены шесть классов: КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2, КА1. Класс защиты для той или иной системы определяется из анализа данных о модели нарушителя, то есть из оценки возможных способов взлома системы. Защита при этом строится из программных и аппаратных средств криптографической защиты информации.

АУ (актуальные угрозы), как видно из таблицы, бывают 3 типов:

Угрозы первого типа связаны с недокументированными возможностями в системном ПО, используемом в информационной системе.
Угрозы второго типа связаны с недокументированными возможностями в прикладном ПО, используемом в информационной системе.
Угрозой третьего типа называются все остальные.

Недокументированные возможности - это функции и свойства программного обеспечения, которые не описаны в официальной документации или не соответствуют ей. То есть их использование может повышать риск нарушения конфиденциальности или целостности информации.

Для ясности рассмотрим модели нарушителей, для перехвата которых нужен тот или иной класс средств криптографической защиты информации:

КС1 - нарушитель действует извне, без помощников внутри системы.
КС2 - внутренний нарушитель, но не имеющий доступа к СКЗИ.
КС3 - внутренний нарушитель, который является пользователем СКЗИ.
КВ1 - нарушитель, который привлекает сторонние ресурсы, например специалистов по СКЗИ.
КВ2 - нарушитель, за действиями которого стоит институт или лаборатория, работающая в области изучения и разработки СКЗИ.
КА1 - специальные службы государств.

Таким образом, КС1 можно назвать базовым классом защиты. Соответственно, чем выше класс защиты, тем меньше специалистов, способных его обеспечивать. Например, в России, по данным за 2013 год, существовало всего 6 организаций, имеющих сертификат от ФСБ и способных обеспечивать защиту класса КА1.

Используемые алгоритмы

Рассмотрим основные алгоритмы, используемые в средствах криптографической защиты информации:

ГОСТ Р 34.10-2001 и обновленный ГОСТ Р 34.10-2012 - алгоритмы создания и проверки электронной подписи.
ГОСТ Р 34.11-94 и последний ГОСТ Р 34.11-2012 - алгоритмы создания хеш-функций.
ГОСТ 28147-89 и более новый ГОСТ Р 34.12-2015 - реализация алгоритмов шифрования и имитозащиты данных.
Дополнительные криптографические алгоритмы находятся в документе RFC 4357.

Электронная подпись

Применение средства криптографической защиты информации невозможно представить без использования алгоритмов электронной подписи, которые набирают все большую популярность.

Электронная подпись - это специальная часть документа, созданная криптографическими преобразованиями. Ее основной задачей являются выявление несанкционированного изменения и определение авторства.

Сертификат электронной подписи - это отдельный документ, который доказывает подлинность и принадлежность электронной подписи своему владельцу по открытому ключу. Выдача сертификата происходит удостоверяющими центрами.

Владелец сертификата электронной подписи - это лицо, на имя которого регистрируется сертификат. Он связан с двумя ключами: открытым и закрытым. Закрытый ключ позволяет создать электронную подпись. Открытый ключ предназначен для проверки подлинности подписи благодаря криптографической связи с закрытым ключом.

Виды электронной подписи

По Федеральному закону № 63 электронная подпись делится на 3 вида:

обычная электронная подпись;
неквалифицированная электронная подпись;
квалифицированная электронная подпись.

Простая ЭП создается за счет паролей, наложенных на открытие и просмотр данных, или подобных средств, косвенно подтверждающих владельца.

Неквалифицированная ЭП создается с помощью криптографических преобразований данных при помощи закрытого ключа. Благодаря этому можно подтвердить лицо, подписавшее документ, и установить факт внесения в данные несанкционированных изменений.

Квалифицированная и неквалифицированная подписи отличаются только тем, что в первом случае сертификат на ЭП должен быть выдан сертифицированным ФСБ удостоверяющим центром.

Область использования электронной подписи

В таблице ниже рассмотрены сферы применения ЭП.

Активнее всего технологии ЭП применяются в обмене документами. Во внутреннем документообороте ЭП выступает в роли утверждения документов, то есть как личная подпись или печать. В случае внешнего документооборота наличие ЭП критично, так как является юридическим подтверждением. Стоит также отметить, что документы, подписанные ЭП, способны храниться бесконечно долго и не утрачивать своей юридической значимости из-за таких факторов, как стирающиеся подписи, испорченная бумага и т. д.

Отчетность перед контролирующими органами - это еще одна сфера, в которой наращивается электронный документооборот. Многие компании и организации уже оценили удобство работы в таком формате.

По закону Российской Федерации каждый гражданин вправе пользоваться ЭП при использовании госуслуг (например, подписание электронного заявления для органов власти).

Онлайн-торги - еще одна интересная сфера, в которой активно применяется электронная подпись. Она является подтверждением того факта, что в торгах участвует реальный человек и его предложения могут рассматриваться как достоверные. Также важным является то, что любой заключенный контракт при помощи ЭП приобретает юридическую силу.

Алгоритмы электронной подписи

Full Domain Hash (FDH) и Public Key Cryptography Standards (PKCS). Последнее представляет собой целую группу стандартных алгоритмов для различных ситуаций.
DSA и ECDSA - стандарты создания электронной подписи в США.
ГОСТ Р 34.10-2012 - стандарт создания ЭП в РФ. Данный стандарт заменил собой ГОСТ Р 34.10-2001, действие которого официально прекратилось после 31 декабря 2017 года.
Евразийский союз пользуется стандартами, полностью аналогичными российским.
СТБ 34.101.45-2013 - белорусский стандарт для цифровой электронной подписи.
ДСТУ 4145-2002 - стандарт создания электронной подписи в Украине и множество других.

Стоит также отметить, что алгоритмы создания ЭП имеют различные назначения и цели:

Криптографические методы защиты информации – это мощное оружие в борьбе за информационную безопасность.

Криптография (от древне-греч. κρυπτος – скрытый и γραϕω – пишу) – наука о методах обеспечения конфиденциальности и аутентичности информации.

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные бесполезными для злоумышленника. Такие преобразования позволяют решить два главных вопроса, касающихся безопасности информации:

защиту конфиденциальности;
защиту целостности.

Проблемы защиты конфиденциальности и целостности информации тесно связаны между собой, поэтому методы решения одной из них часто применимы для решения другой.

Известны различные подходы к классификации методов криптографического преобразования информации. По виду воздействия на исходную информацию методы криптографического преобразования информации могут быть разделены на четыре группы:

увеличить изображение
Рис. 2.1. Классификация методов криптографического преобразования информации

Процесс шифрования заключается в проведении обратимых математических, логических, комбинаторных и других преобразований исходной информации, в результате которых зашифрованная информация представляет собой хаотический набор букв, цифр, других символов и двоичных кодов.

Для шифрования информации используются алгоритм преобразования и ключ. Как правило, алгоритм для определенного метода шифрования является неизменным. Исходными данными для алгоритма шифрования служит информация, подлежащая зашифрованию, и ключ шифрования. Ключ содержит управляющую информацию, которая определяет выбор преобразования на определенных шагах алгоритма и величины операндов, используемых при реализации алгоритма шифрования. Операнд – это константа, переменная, функция, выражение и другой объект языка программирования, над которым производятся операции.

В отличие от других методов криптографического преобразования информации, методы стеганографии позволяют скрыть не только смысл хранящейся или передаваемой информации, но и сам факт хранения или передачи закрытой информации. В основе всех методов стеганографии лежит маскирование закрытой информации среди открытых файлов, т.е. скрываются секретные данные, при этом создаются реалистичные данные, которые невозможно отличить от настоящих. Обработка мультимедийных файлов в информационных системах открыла практически неограниченные возможности перед стеганографией.

Скрытый файл также может быть зашифрован. Если кто-то случайно обнаружит скрытый файл, то зашифрованная информация будет воспринята как сбой в работе системы. Комплексное использование стеганографии и шифрования многократно повышает сложность решения задачи обнаружения и раскрытия конфиденциальной информации.

Сжатие информации может быть отнесено к методам криптографического преобразования информации с определенными оговорками. Целью сжатия является сокращение объема информации. В то же время сжатая информация не может быть прочитана или использована без обратного преобразования. Учитывая доступность средств сжатия и обратного преобразования, эти методы нельзя рассматривать как надежные средства криптографического преобразования информации. Даже если держать в секрете алгоритмы, то они могут быть сравнительно легко раскрыты статистическими методами обработки. Поэтому сжатые файлы конфиденциальной информации подвергаются последующему шифрованию. Для сокращения времени передачи данных целесообразно совмещать процесс сжатия и шифрования информации.

Основным видом криптографического преобразования информации в компьютерных сетях 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.

За многовековую историю использования шифрования информации человечеством изобретено множество методов шифрования или шифров. Методом шифрования (шифром) называется совокупность обратимых преобразований открытой информации в закрытую информацию в соответствии с алгоритмом шифрования. Большинство методов шифрования не выдержали проверку временем, а некоторые используются и до сих пор. Появление компьютеров и компьютерных сетей инициировало процесс разработки новых шифров, учитывающих возможности использования компьютерной техники как для зашифрования/расшифрования информации, так и для атак на шифр. Атака на шифр (криптоанализ, криптоатака) – 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 противостоять криптоанализу (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.

Работа простой криптосистемы проиллюстрирована на рис. 2.2.

увеличить изображение
Рис. 2.2. Обобщённая схема криптографической системы

Преобразование Ек выбирается из семейства криптографических преобразований, называемых криптоалгоритмами. Параметр, с помощью которого выбирается отдельное преобразование, называется криптографическим ключом К.

Криптосистема имеет разные варианты реализации: набор инструкций, аппаратные средства, комплекс программ, которые позволяют зашифровать открытый текст и расшифровать шифртекст различными способами, один из которых выбирается с помощью конкретного ключа К.

Преобразование шифрования может быть симметричным и асимметричным относительно преобразования расшифрования. Это важное свойство определяет два класса криптосистем:

симметричные (одноключевые) криптосистемы;
асимметричные (двухключевые) криптосистемы (с открытым ключом).

Симметричное шифрование

Симметричное шифрование, которое часто называют шифрованием с помощью секретных ключей, в основном используется для обеспечения конфиденциальности данных. Для того чтобы обеспечить конфиденциальность данных, пользователи должны совместно выбрать единый математический алгоритм, который будет использоваться для шифрования и расшифровки данных. Кроме того, им нужно выбрать общий (секретный) ключ, который будет использоваться с принятым ими алгоритмом шифрования/дешифрования, т.е. один и тот же ключ используется и для зашифрования, и для расшифрования (слово "симметричный" означает одинаковый для обеих сторон).

Пример симметричного шифрования показан на рис. 2.2.

электронной кодовой книги (Electronic Code Book, ECB);
цепочки зашифрованных блоков (Cipher Block Changing, CBC);
x-битовой зашифрованной обратной связи (Cipher FeedBack, CFB-x);
выходной обратной связи (Output FeedBack, OFB).

Triple DES (3DES) – симметричный блочный шифр, созданный на основе алгоритма DES, с целью устранения главного недостатка последнего – малой длины ключа (56 бит), который может быть взломан методом полного перебора ключа. Скорость работы 3DES в 3 раза ниже, чем у DES, но криптостойкость намного выше. Время, требуемое для криптоанализа 3DES, может быть намного больше, чем время, нужное для вскрытия DES.

Шифрование с помощью секретного ключа часто используется для поддержки конфиденциальности данных и очень эффективно реализуется с помощью неизменяемых "вшитых" программ (firmware). Этот метод можно использовать для аутентификации и поддержания целостности данных.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Афанасьева Дарья Владимировна, Абидарова Александра Алексеевна

В статье приведены основные методы защиты информации . Перечислены и проанализированы средства криптографической протекции данных, в частности разобраны следующие средства : стенография, шифрование, кодирование и сжатие информации . Приведен пример реализации программы шифрования данных на языке программирования РНР .

MEANS OF CRYPTOGRAPHIC PROTECTION OF INFORMATION

The article presents the main methods of protecting information . The means of cryptographic protection of data are listed and analyzed,, in particular, the following tools are disassembled: shorthand, encryption, encoding and data compression. An example of implementing a data encryption program in the PHP programming language is given.

Текст научной работы на тему «Средства криптографической защиты информации»

СРЕДСТВА КРИПТОГРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

Д.В. Афанасьева, А.А. Абидарова

В статье приведены основные методы защиты информации. Перечислены и проанализированы средства криптографической протекции данных, в частности разобраны следующие средства: стенография, шифрование, кодирование и сжатие информации. Приведен пример реализации программы шифрования данных на языке программирования PHP.

Ключевые слова: информация, безопасность, методы, средства, криптография, защита данных, PHP.

С учетом стремительно развивающихся компьютерных технологий и информационного поля все актуальнее становятся вопросы, связанные с информационной безопасностью.

Под информационной безопасностью понимают действия, направленные на предотвращение от несанкционированного и непреднамеренного удаления, искажения, порчи, просматривания и редактирования, использования и любых других возможных операций производимыми людьми (работниками, компаниями, злоумышленниками, вирусами и т.д.) не имеющими на это прав.

Основные методы и средства защиты данных представлены на рис. 1.

Рис.1. Методы и средства защиты информации

Средства защиты данных разделяются на несколько групп: физические, аппаратные, программные (криптографические), организационные, этические и законодательно-правовые [21]. В работе будут рассматриваться средства криптографической защиты информации (СКЗИ).

Криптография (с греческого переводится, как «скрытно пишу») является наукой, занимающейся обеспечением целостности, аутентификации и конфиденциальности данных.

Протекция конфиденциальности и обеспечение целостности данных связаны, и зачастую методы и средства решения одной задачи помогает с решением другой.

Криптография помимо шифрования и дешифрования занимается еще и управлением ключами, электронными цифровыми подписями, защитой информации на уровне квантовой физики, получением информации (скрытой).

К методам криптографической защиты данных применимы различные системы классификации, в частности по форме влияния на первоначальные данные они разделяются на 4 подгруппы (рис. 2).

Методы криптографического преобразования информации

Шифрование ■ Стеганография Кодирование ■ Сжатие

Рис. 2. Методы криптографического преобразования информации

Стеганография (скрытопись) представляет собой размещение скрытой информации внутри открытой [2]. Целью такого метода являются:

1. Подтверждение авторского права за счет внедрения, например имени автора в виде стеганографического водяного знака;

2. Создание цифровых отпечатков, например, для протекции исключительного

3. Для защиты подлинности документов и последующего выявления неоригинальных и поддельных данных;

4. Непосредственная передача скрытых данных, различными способами так, чтобы злоумышленник не догадывался о самом факте передачи данных.

Кодирование - процесс замены некоторых предложения, смысловых конструкций или слов кодами (буквенно-цифровыми обозначениями, словами и т.д) [3]. Для расшифровки информации применяются словари или таблицы, находящиеся у обеих сторон (передающей и принимающей). Этот процесс применяется в ограниченной тематике текста из-за необходимости применения словарей. К недостаткам кодирования можно отнести еще и необходимость периодической смены словарей, и их последующее распространение, во избежание раскрытия кода.

Сжатие данных к методам криптографического преобразования информации относится условно и применяется для уменьшения объема различными способами, например, использованием правил сокращений, заменой и т.п. [4]. Такой метод бесполезен без обратного преобразования получаемых данных в исходные. К тому же сжатие нельзя назвать безопасным и надежным методом, из-за легкости расшифровки с использованием статистических методом исследования.

Метод шифрования - называется некоторый набор действий и преобразований данных с последующим получением закрытой информации и возможностью ее обратного дешифрования. Шифрование появилось более трех тысяч лет назад, некоторые из способов, придуманные в те времена, применяются и по сей день.

С приходом компьютерных систем в общество, начали создаваться новые способы шифрования, дешифрования, а также атак на защищенную информацию с учетов возможностей современных технологий.

Атакой называется процесс расшифровки информации лицами, е имеющими доступа к ключам или алгоритму шифрования.

Шифрование может быть симметричным и асимметричным, в зависимости от количества ключей, если ключ один - шифрование симметричное, если ключей два -шифрование асимметричное.

К методам шифрования применяются некоторые требования (диктуемые реальными положениями в сфере информационной безопасности):

- Высокая стойкость шифра;

- Невозможность применения аналитического способа расшифровки;

— Высокая сложность подбора ключа;

— Защищенная информация не должна значительно превосходить по объему исходную;

— Не должна возникать потеря или искажение информации в процессе шифрования;

— Возникшие ошибки в ходе процесса шифрования не должны влиять на целостность информации;

— Относительно небольшое время дешифрования;

— Приемлемая стоимость процесса дешифрования и шифрования.

Схема криптографической системы представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема криптографической системы

Симметричное шифрование реализуется следующим образом. На схеме: М -информация, которую нужно передать отправителю получателю, Перехватчик - лицо, желающее получить М.

Для передачи М по незащищенному каналу данных, производится шифрование М с использованием обратимого преобразования Ек, в результате чего получается защищенные от чтения данные С (С=Ек(М)).

При получении зашифрованного текста С, получатель производит его преобразование до исходного, используя дешифратор Dk(C) и ключ К.

Криптографическая система имеет множество различных вариантов реализации: аппаратное обеспечение, набор инструкций, программное обеспечение, все это-позволяет зашифровать информацию и дешифровать различными способами.

Рассмотрим реализацию шифрования на базе языка программирования PHP [5].

Алгоритм base64 позволяет произвести шифрование и расшифрование информации, без использования ключей. Пример реализации base64 приведена на рис. 4. В качестве текста, который будет зашифрован был взят «текст рыба», используемый в программировании для создания временного контента. На рис. 4, а - приведен текст программы, а на рис. 4, б - результат ее выполнения, в котором вначале имеется зашифрованный текст, а после него исходный.

Для реализации симметричного шифрования на языке программирования PHP будет использоваться библиотека OpenSSL, а именно функции openssl_encrypt и openssl_decrypt. OpenSSL включает в себя множество различных функций и методов симметричного и асимметричного шифрования. Пример реализации программы симметричного шифрования приведена на рис. 5. Такой метод будет работать при использовании PHP версии 5.6 и старше.

Далеко-далеко за словесными горами в стране гласных и согласных живут рыбные тексты. Вдали от всех живут они в буквенных домах на берегу Семантика большого языкового океана. Маленький ручеек Даль журчит по всей стране и обеспечивает ее всеми необходимыми правилами. Эта парадигматическая страна, в которой жаренные члены предложения залетают прямо в

Рис. 4. Программа: а - фрагмент текста программы, б - результат работы программы

Читайте также: