К.т.н. Абдимомынова М.М., магистрант Ерманова Г.Б.

Таразский государственный университет имени М.Х.Дулати

ОСНОВЫ КРИПТОГРАФИИ

В статье рассматриваются основные понятия криптографии, цели криптографии, а также основные проблемы безопасного шифрования.

Термин «криптография» был связан с проблемой проектирования и анализа схем шифрования, которые обеспечивают секретную коммуникацию по опасным коммуникационным средствам массовой информации (СМИ). Проблема обеспечения секретной коммуникации по опасным СМИ является самой традиционной и основной проблемой криптографии [1].

Проблемой защиты информации путем ее преобразования занимается криптология. Криптология разделяется на два направления – криптографию и криптоанализ. Цели этих направлений прямо противоположны. Криптография занимается поиском и исследованием методов преобразования информации с целью скрытия ее содержания. Сфера же интересов криптоанализа ‑ исследование возможности расшифровывания информации без знания ключей. [2].

Основные направления использования криптографических методов – передача конфиденциальной информации по каналам связи, установление подлинности передаваемых сообщений, хранение информации (документов, баз данных) на носителях в зашифрованном виде. Криптография дает возможность преобразовать информацию таким образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа. В качестве информации, подлежащей шифрованию и расшифрованию, рассматриваются тексты, построенные на некотором алфавите. Алфавит ‑ конечное множество используемых для кодирования информации знаков. Текст ‑ упорядоченный набор из элементов алфавита.

В качестве примеров алфавитов, используемых в современных информационных системах, можно привести следующие:

- алфавит Z₃₃ – 32 буквы русского алфавита (исключая "ё") и пробел;

- алфавит Z₂₅₆ – символы, входящие в стандартные коды ASCII и КОИ-8;

- двоичный алфавит ‑Z₂ = {0,1};

- восьмеричный или шестнадцатеричный алфавит.

Шифрование – процесс преобразования исходного текста, который носит также название открытого текста, в шифрованный текст.

Расшифрование – процесс, обратный шифрованию. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный.

Криптографическая система представляет собой семейство T преобразований открытого текста. Члены этого семейства индексируются, или обозначаются символом k, параметр k обычно называется ключом. Преобразование T_k определяется соответствующим алгоритмом и значением ключа k.

Ключ – информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и расшифрования текстов.

Пространство ключей K – это набор возможных значений ключа. Обычно ключ представляет собой последовательный ряд букв алфавита.

Криптосистемы подразделяются на симметричные и асимметричные (или с открытым ключом).

В симметричны криптосистемах для шифрования и для расшифрования используется один и тот же ключ.

В системах с открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый (секретный), которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.

Термины распределение ключей и управление ключами относятся к процессам системы обработки информации, содержанием которых является выработка и распределение ключей между пользователями.

Кpиптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к расшифрованию без знания ключа (т.е. криптоанализу).

Имеется несколько показателей криптостойкости, среди которых можно выделить:

- количество всех возможных ключей;

- среднее время, необходимое для успешной криптоаналитической атаки того или иного вида.

Эффективность шифрования с целью защиты информации зависит от сохранения тайны ключа и кpиптостойкости шифра [3].

Процесс криптографического закрытия данных может осуществляться как программно, так и аппаратно. Аппаратная реализация отличается существенно большей стоимостью, однако ей присущи и преимущества: высокая производительность, простота, защищенность и т.д. Программная реализация более практична, допускает известную гибкость в использовании.

Для современных криптографических систем защиты информации сформулированы следующие общепринятые требования:

- зашифрованное сообщение должно поддаваться чтению только при наличии ключа;

- число операций, необходимых для определения использованного ключа шифрования по фрагменту шифрованного сообщения и соответствующего ему открытого текста, должно быть не меньше общего числа возможных ключей;

- число операций, необходимых для расшифровывания информации путем перебора всевозможных ключей должно иметь строгую нижнюю оценку и выходить за пределы возможностей современных;

- знание алгоритма шифрования не должно влиять на надежность защиты;

- незначительное изменение ключа должно приводить к существенному изменению вида зашифрованного сообщения даже при шифровании одного и того же исходного текста;

- незначительное изменение исходного текста должно приводить к существенному изменению вида зашифрованного сообщения даже при использовании одного и того же ключа;

- структурные элементы алгоритма шифрования должны быть неизменными;

- дополнительные биты, вводимые в сообщение в процессе шифрования, должен быть полностью и надежно скрыты в шифрованном тексте;

- алгоритм должен допускать как программную, так и аппаратную реализацию, при этом изменение длины ключа не должно вести к качественному ухудшению алгоритма шифрования [4].

Таким образом, криптография дает возможность преобразовать информацию таким образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа, что позволяет осуществить защиту информации от несанкционированного доступа.

Литература

1. Oded Goldreich. Foundationsof Cryptography. – Оксфорд университ: 2004. -367стр.

2. Гончаров В.В., Серов Р.Е.Основы Современной Криптографии. - Москва, 2001. - 88 стр.

3. М. Левин. Криптография.-М.: Познавательная книга плюс, 2001.- 320с.

4. Основы информационной безопасности автоматизированных систем [Электронный ресурс]: Краткий курс / В.Л. Цирлов.- Феникс, 2008.- 700мв.