Elektron (raqamli - 17-mavzu: axborot xavfsizligi texnik tizimlari simmetrik va assimetrik shifrlash tizimlari

|
17-mavzu: axborot xavfsizligi texnik tizimlari simmetrik va assimetrik shifrlash tizimlari
|
bet | 8/10 | Sana | 21.02.2024 | Hajmi | 235,61 Kb. | | #159995 |
Bog'liq 17-Mavzu KibirxavfsizlikElektron (raqamli) imzo matnga biriktirilgan uning kriptografik transformatsiyasi deb ataladi, bu matn boshqa foydalanuvchi tomonidan qabul qilinganda xabarning muallifligi va yaxlitligini tekshirish imkonini beradi.
Shifrlash ma'lumotlar - ochiq ma'lumotlarni shifrlangan shifrlangan ma'lumotlarga aylantirish jarayoni va shifrni ochish ma'lumotlar - maxfiy ma'lumotlarni shifr yordamida ochiq ma'lumotlarga aylantirish jarayoni.
Shifrni ochish noma'lum kalit va, ehtimol, noma'lum algoritm bilan shaxsiy ma'lumotlarni ochiq ma'lumotlarga aylantirish jarayoni, ya'ni. kriptoanaliz usullari.
Shifrlash ma'lumotlarni shifrlash yoki parolini ochish jarayoni deb ataladi. Shuningdek, shifrlash atamasi shifrlash bilan sinonim sifatida ishlatiladi. Biroq, "kodlash" atamasini shifrlashning sinonimi sifatida ishlatish noto'g'ri (va "shifr" o'rniga - "kod"), chunki kodlash odatda belgilar (alifbo harflari) ko'rinishidagi ma'lumotlarni ifodalash sifatida tushuniladi.
Kripto qarshilik shifrning dekodlanishiga chidamliligini belgilaydigan xarakteristikasi deyiladi. Odatda bu xususiyat shifrni ochish uchun zarur bo'lgan vaqt bilan belgilanadi.
Kishilik jamiyatida yozuvning keng tarqalishi bilan xatlar va xabarlar almashinuviga ehtiyoj paydo boʻldi, bu esa yozma xabarlar mazmunini begonalardan yashirish zaruratini tugʻdirdi. Yozma xabarlar mazmunini yashirish usullarini uch guruhga bo'lish mumkin. Birinchi guruhga niqob yoki steganografiya usullari kiradi, ular xabarning mavjudligi faktini yashiradi; ikkinchi guruh kriptografiya yoki kriptografiyaning turli usullaridan iborat ( yunoncha so'zlardan ktyptos- sir va grafo- yozish); uchinchi guruh usullari ma'lumotlarni tasniflash, maxsus texnik qurilmalar yaratishga qaratilgan.
Kriptografiya tarixida shartli ravishda to'rt bosqichni ajratish mumkin: sodda, rasmiy, ilmiy, kompyuter.
1. uchun sodda kriptografiya ( XVI asr boshlarigacha), shifrlangan matnlarning mazmuni bo'yicha dushmanni chalkashtirishning har qanday, odatda ibtidoiy usullaridan foydalanish xarakterlidir. Dastlabki bosqichda ma'lumotlarni himoya qilish uchun shifrlash va steganografiya usullari qo'llanilgan, ular kriptografiya bilan bog'liq, lekin bir xil emas.
Amaldagi shifrlarning aksariyati almashtirish yoki mono-alfavit almashtirishga qadar qaynatilgan. Birinchi qayd etilgan misollardan biri bu asl matnning har bir harfini boshqasi bilan almashtirishdan iborat bo'lgan, alifboda ma'lum sonli pozitsiyalar bilan oraliqda joylashgan Tsezar shifridir. Yana bir shifr, yunon yozuvchisi Polibiyga tegishli bo'lgan Polibiya kvadrati umumiy mono-alfavit almashtirish bo'lib, u alifbo bilan tasodifiy to'ldirilgan kvadrat jadval yordamida amalga oshiriladi (yunon alifbosi uchun o'lcham 5 × 5). Asl matnning har bir harfi ostidagi kvadratdagi harf bilan almashtiriladi.
2. Bosqich rasmiy kriptografiya ( 15-asr oxiri - 20-asr boshlari) rasmiylashtirilgan va qoʻlda kriptoanalizga nisbatan chidamli shifrlarning paydo boʻlishi bilan bogʻliq. Evropa mamlakatlarida bu Uyg'onish davrida, ilm-fan va savdoning rivojlanishi axborotni himoya qilishning ishonchli usullariga talabni tug'dirganda sodir bo'ldi. Ushbu bosqichda muhim rol ko'p alifbo almashtirishni taklif qilgan italiyalik arxitektor Leon Batista Alberti ga tegishli. Ushbu kod 16-asr diplomati nomi bilan atalgan. Blez Vijinera, asl matnning harflarini kalit bilan ketma-ket "qo'shish" dan iborat edi (protsedurani maxsus jadval yordamida osonlashtirish mumkin). Uning “Shifr haqida risola” asari kriptologiyadagi birinchi ilmiy ish hisoblanadi. O'sha paytda ma'lum bo'lgan shifrlash algoritmlari umumlashtirilgan va shakllantirilgan birinchi nashr etilgan ishlardan biri nemis abbati Iogan Trissemusning "Poligrafiya" asaridir. U ikkita kichik, ammo muhim kashfiyot muallifi: Polibiya kvadratini to'ldirish usuli (birinchi pozitsiyalar eslab qolish oson kalit so'z bilan to'ldirilgan, qolganlari - alifboning qolgan harflari bilan) va juftliklarni shifrlash. harflar (bigramlar). Ko'p alifboli almashtirishning oddiy, ammo doimiy usuli (bigrammalarni almashtirish) 19-asr boshlarida kashf etilgan Playfer shifridir. Charlz Uitston. Wheatstone ham muhim yaxshilanishga tegishli - "er-xotin kvadrat" shifrlash. Playfer va Wheatstone shifrlari Birinchi jahon urushigacha ishlatilgan, chunki ularni qo'lda kriptoanaliz qilish qiyin edi. XIX asrda. Gollandiyalik Kerkhoff kriptografik tizimlar uchun asosiy talabni ishlab chiqdi, bu bugungi kungacha dolzarb bo'lib qolmoqda: shifrlarning maxfiyligi algoritmga emas, balki kalitning maxfiyligiga asoslanishi kerak. .
Va nihoyat, ilm-fangacha bo'lgan kriptografiyadagi so'nggi so'z, yanada yuqori kriptografik kuchni ta'minlagan va shifrlash jarayonini avtomatlashtirishga imkon bergan, aylanuvchi kriptotizimlar edi.
Birinchi shunday tizimlardan biri 1790 yilda Tomas Jefferson tomonidan ixtiro qilingan mexanik mashinadir. Aylanadigan mashina yordamida ko'p alifboli almashtirish aylanadigan rotorlarning o'zaro pozitsiyasini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi, ularning har biri unda "tikilgan" almashtirishni amalga oshiradi.
Aylanadigan mashinalar faqat 20-asrning boshlarida amaliy tarqatishni oldi. Amalda ishlatiladigan birinchi mashinalardan biri 1917 yilda Edvard Xbern tomonidan ishlab chiqilgan va Artur Kirch tomonidan takomillashtirilgan nemis Enigma edi. Aylanadigan mashinalar Ikkinchi Jahon urushi davrida faol ishlatilgan. Nemis Enigma mashinasidan tashqari, Sigaba qurilmalari ham ishlatilgan. ( AQSh), Tureh (Buyuk Britaniya), Qizil, Apelsin va Binafsha rang ( Yaponiya). Aylanadigan tizimlar rasmiy kriptografiyaning cho'qqisi hisoblanadi, chunki juda kuchli shifrlarni amalga oshirish nisbatan oson edi. Aylanadigan tizimlarga muvaffaqiyatli kripto hujumlari faqat 40-yillarning boshlarida kompyuterlar paydo bo'lishi bilan mumkin bo'ldi.
3. Asosiy farqlovchi xususiyat ilmiy kriptografiya ( 1930 - 60-yillar) - kriptografik kuchning qat'iy matematik asoslanishi bilan kriptotizimlarning paydo bo'lishi. 30-yillarning boshlariga kelib. kriptologiyaning ilmiy asosi boʻlgan matematikaning nihoyat tarmoqlari shakllandi: ehtimollar nazariyasi va matematik statistika, umumiy algebra, sonlar nazariyasi, algoritmlar nazariyasi, axborot nazariyasi, kibernetika faol rivojlana boshladi. Klod Shennonning kriptografiya va kriptoanalizning ilmiy asoslarini jamlagan "Maxfiy tizimlarda aloqa nazariyasi" asari o'ziga xos suv havzasi bo'ldi. O'sha paytdan boshlab ular kriptologiya haqida gapira boshladilar (yunon tilidan kriptolar- sir va logotiplar- xabar) - ma'lumotni maxfiyligini ta'minlash uchun o'zgartirish haqidagi fan. 1949 yilgacha kriptografiya va kriptoanalizning rivojlanish bosqichi fandan oldingi kriptologiya deb ataldi.
Shennon "dispersiya" va "aralashtirish" tushunchalarini kiritdi, o'zboshimchalik bilan kuchli kriptotizimlarni yaratish imkoniyatini asosladi. 1960-yillarda. yetakchi kriptografik maktablar blokli shifrlarni yaratishga yaqinlashdilar , aylanadigan kriptotizimlar bilan solishtirganda yanada chidamli, ammo amaliy amalga oshirishni faqat raqamli elektron qurilmalar ko'rinishida qabul qiladi.
4. Kompyuter kriptografiyasi ( 1970-yillardan boshlab) yuqori shifrlash tezligida "qo'lda" va "mexanik" shifrlarga qaraganda bir necha baravar yuqori kriptografik quvvatni ta'minlaydigan kriptotizimlarni amalga oshirish uchun etarli ishlashga ega bo'lgan hisoblash vositalariga qarzdor.
Blok shifrlari kriptotizimlarning birinchi sinfiga aylandi, ularni amaliy qo'llash kuchli va ixcham hisoblash vositalarining paydo bo'lishi bilan mumkin bo'ldi. 70-yillarda. Amerika DES shifrlash standarti ishlab chiqilgan. Uning mualliflaridan biri Horst Feistel blokli shifrlar modelini tasvirlab berdi, uning asosida boshqa, xavfsizroq simmetrik kriptotizimlar, shu jumladan mahalliy GOST 28147-89 shifrlash standarti qurilgan.
ning kelishi bilan DES kriptotahlil ham boyitildi, chunki Amerika algoritmiga hujumlar uchun kriptotahlilning bir qancha yangi turlari (chiziqli, differentsial va boshqalar) yaratildi, ularni amalda tatbiq etish yana kuchli hisoblash tizimlarining paydo bo'lishi bilan mumkin edi. 70-yillarning o'rtalarida. Yigirmanchi asr zamonaviy kriptografiyada haqiqiy yutuqni ko'rsatdi - tomonlar o'rtasida maxfiy kalitni uzatishni talab qilmaydigan assimetrik kriptotizimlarning paydo bo'lishi. Bu erda boshlang'ich nuqta Uitfild Diffie va Martin Hellman tomonidan 1976 yilda nashr etilgan "Zamonaviy kriptografiyaning yangi yo'nalishlari" deb nomlangan asar hisoblanadi. U birinchi bo'lib maxfiy kalitni almashtirmasdan shifrlangan ma'lumotlarni almashish tamoyillarini shakllantirdi. Ralf Merkli assimetrik kriptotizimlar g'oyasiga mustaqil ravishda yondashdi. Bir necha yil o'tgach, Ron Rivest, Adi Shamir va Leonard Adleman tizimni kashf etdilar RSA, birinchi amaliy assimetrik kriptotizim, uning mustahkamligi katta tub sonlarni faktorizatsiya qilish muammosiga asoslangan edi. Asimmetrik kriptografiya bir vaqtning o'zida bir nechta yangi qo'llaniladigan sohalarni, xususan, elektron raqamli imzo tizimlarini ochdi ( EDS) va elektron pul.
1980-90-yillarda. kriptografiyaning mutlaqo yangi yo'nalishlari paydo bo'ldi: ehtimollik shifrlash, kvant kriptografiyasi va boshqalar. Ularning amaliy ahamiyatini bilish hali oldinda. Simmetrik kriptotizimlarni takomillashtirish vazifasi ham dolzarbdir. Xuddi shu davrda Faystel bo'lmagan shifrlar ishlab chiqildi (SAFER, RC6 va boshqalar) va 2000 yilda ochiq xalqaro tanlovdan so'ng AQSh uchun yangi milliy shifrlash standarti qabul qilindi - AES .
Shunday qilib, biz quyidagilarni bilib oldik:
Kriptologiya - ma'lumotni maxfiyligini ta'minlash uchun o'zgartirish haqidagi fan bo'lib, ikki tarmoqdan iborat: kriptografiya va kriptoanaliz.
Kriptanaliz - bu shifrlarni buzish usullari va usullari haqidagi fan (va uni qo'llash amaliyoti).
Kriptografiya - bu axborotni noqonuniy foydalanuvchilardan himoya qilish uchun uni qanday o'zgartirish (shifrlash) haqidagi fan. Tarixiy jihatdan kriptografiyaning birinchi vazifasi uzatilgan matnli xabarlarni faqat jo'natuvchi va qabul qiluvchiga ma'lum bo'lgan ularning mazmuni bilan ruxsatsiz tanishishdan himoya qilish edi, barcha shifrlash usullari bu falsafiy g'oyaning rivojlanishidir. Insoniyat jamiyatida axborot o'zaro ta'sirining murakkablashishi bilan ularni himoya qilishning yangi vazifalari paydo bo'ldi va paydo bo'lmoqda, ularning ba'zilari kriptografiya doirasida hal qilindi, bu esa yangi yondashuv va usullarni ishlab chiqishni talab qildi.
2. Shifrlar, ularning turlari va xossalari
Kriptografiyada kriptografik tizimlar (yoki shifrlar) quyidagicha tasniflanadi:
simmetrik kriptotizimlar
assimetrik kriptotizimlar
2.1 Simmetrik kriptografik tizimlar
Simmetrik kriptografik tizimlar deganda shifrlash va shifrni ochish uchun bir xil maxfiy kalitdan foydalaniladigan kriptotizimlar tushuniladi. Simmetrik kriptotizimlarning barcha xilma-xilligi quyidagi asosiy sinflarga asoslanadi:
|
| |