GnuPG: Руководство К Применению

Право на частную жизнь
Право на конфиденциальность переписки
Логично распространить его на электронные коммуникации
Проблемы протокола SMTP
Зачем нужно шифрование?

Системы СОРМ, Echelon
Провайдеры Internet не имеют технической возможности гарантировать конфиденциальности электронной почты
Борьба с терроризмом приводит к ослаблению контроля за спецслужбами
Зачем нужно шифрование?

Симметричные шифры
Пусть даны функции E(T,k) и D(C,k), причем D(E(T,k),k)=T
Назовем k ключом, T – открытым текстом, C – шифротекстом, E – функцией шифрования, D – функцией дешифрования
Пусть Алиса и Боб договорились о конкретном значении k, тогда они могут установить конфиденциальный канал связи

Симметричные шифры
Простой пример: шифр Юлия Цезаря
Алгоритм: сдвиг номера буквы алфавита на величину ключа, например, для значения ключа равного 3, вместо A записывается D, вместо B – E и т.д. (сложение по модулю 26)
Таким образом, фраза “VENI, VEDI,VICI” записывается как “YHQL, YHGL, YLFL”

Симметричные шифры
Невскрываемый шифр: одноразовый блокнот
Изобретен в 1917 году Major Joseph Mauborgne и Gilbert Vernam
Широко использовался (используется?) в разведке
Основной недостаток: длина ключа равна длине сообщения

Симметричные шифры
Если Виктория желает общаться с Бобом и Алисой, причем так, что бы третье лицо не могло читать переписку любой пары, потребуется два дополнительных ключа
Для n пользователей необходимо n(n-1)/2 ключей; например, для 100 пользователей необходимо 4950 ключей

Симметричные шифры
Шифр DES
Разработан IBM под именем Lucifer, в 1977 году после некоторых модификаций принят как стандарт
Представляет собой блочный шифр с размером блока 64 бита; длина ключа равняется 56 битам, ключ обычно сохраняется как 64 бита, каждый восьмой бит не используется

Симметричные шифры
3DES, как попытка продлить жизнь DES
2DES и атака «встреча посередине»
ГОСТ 28147-89, проблема S-блоков
IDEA, использовался в оригинальном PGP но не используется в GnuPG
AES, может использоваться для защиты TOP SECRET, блок 128 бит, ключ 128, 192 или 256 бит

Режимы шифрования
ECB: независимое шифрование блоков
CFB: шифруется синхропосылка; Результат шифрования складывается по модулю 2 с первым блоком открытого текста (получается первый блок шифротекста) и снова подвергается зашифрованию. Полученный результат складывается со вторым блоком открытого текста и т.д.

Режимы шифрования
OFB: сначала зашифрованию подвергается синхропосылка. Результат складывается по модулю 2 с первым блоком открытого текста - получается первый блок шифротекста; шифра получается путем многократного шифрования синхропосылки

Режимы шифрования
CBC: очередной блок открытого текста складывается по модулю 2 с предыдущим блоком шифртекста, после чего подвергается зашифрованию в режиме ECB;

Ассиметричные шифры
Пусть даны функции E(T,k) и D(T,k)
Пусть даны k и k‘, взаимосвязанные, таким образом, что D(E(T,k),k‘)=T
Зная k, мы не можем вычислить k‘ и наоборот
Назовем k открытым ключом, а k‘ - закрытым

Алгоритм ElGamal
Основан на трудности дискретного логарифмирования в конечном поле
Выбираем простое p, случайные g
Вычисляем y=g^x mod p
Открытый ключ: y,g,p
Закрытый ключ: x

Алгоритм ElGamal
Подпись:
Подписываем сообщение M
Выбираем случайное k, взаимно простое с p-1
Вычисляем a=g^k mod p
Вычисляем b такое, что M=(xa+kb) mod (p-1)
Подпись: a,b

Алгоритм ElGamal
Проверка подписи:
Даны a, b – подпись, M – сообщение, y, g, p – открытый ключ
Если y^a*a^b mod p = g^M mod p , то подпись верна

Алгоритм ElGamal
Пример:
p=11, g=2, x=8
y=g^x mod p = 2^8 mod 11 = 3
M=5, k=9
a=g^k mod p = 2^9 mod 11 = 6
M=(ax+kb) mod (p-1), 5=(8*6+9b) mod 10, b=3
y^a*a^b mod p = g^M mod p, 3^6*6^3 mod 11 = 2^5 mod 11

Алгоритм ElGamal
Шифрование
Шифруем сообщение M, выбираем случайное k, взаимно простое с p-1
Вычисляем a=g^k mod p
Вычисляем b=(y^k * M) mod p
Шифротекст: a, b

Алгоритм ElGamal
Расшифрование:
M=(b/a^x) mod p
Пояснение:
M=(b/a^x) mod p = (y^k*M/g^xk) mod p = (g^kx*M/g^kx) mod p = M

Алгоритм RSA
Основан на трудоемкости факторизации больших чисел
Назван в честь разработчиков Rivest, Shamir и Adleman
Является стандартом de-facto в коммерческих системах
Не используется в GnuPG

Алгоритм RSA
Ключи:
Открытый: n=p*q, p, q - большие простые числа, e – взаимно простое с (p-1)(q-1)
Закрытый: d=e^-1 mod((p-1)(q-1))
Зашифрование: c=m^e mod n
Расшифрование: m=c^d mod n

Алгоритм RSA
Пример:
p=23, q=41; n=p*q=943
(p-1)(q-1)=880; e=7
M=35
d: d*e=1 mod ((p-1)(q-1)); d=503
c=M^e mod n = 35 ^ 7 mod 943 = 545
m=c^d mod n=545^503 mod 943 = 35

Понятие хеша
Хешем называется «однонаправленная» функция, по значению которой нельзя восстановить ее аргументы
Алгоритмы хеширования: MD5,SHA, ГОСТ 34.11-94

PGP и GnuPG
Запрет на экспорт алгоритмов шифрования из США
Создание PGP Филиппом Циммерманом и публикация исходных текстов в виде книги
Коммерциализация PGP
Стандарт OpenPGP
GNU Privacy Guard

Создание ключей
Команда gpg --gen-key
Ответить на вопросы
Выбрать «хорошую» ключевую фразу
Выбор длины ключа и срока действия ключа

Отзывающий сертификат
Команда gpg --output revoke.txt --gen-revoke keyid
Распечатать сертификат и хранить под замком

Работа с ключами
Просмотр: gpg --list-keys
Экспорт: gpg --output key.gpg --export keyid
Импорт: gpg --import key.gpg
Послать на keyserver: gpg --send-key
Получить: gpg --recv-key

Шифрование
Зашифрование: gpg --encrypt --recipient
Расшифрование: gpg --decrypt

Подписи
Подпись: gpg --sign
«Чистая» подпись: gpg --clearsign
Отделенная подпись: gpg --detach-sig
Проверка: gpg --verify

Интеграция
Mutt
KMail
Evolution
Mozilla/Thunderbird (Enigmail)
Outlook/Outlook Express/The Bat
Jabber/ICQ
rpm

Сеть доверия
Доверие владельцу
Команда: gpg –edit-key
Команда gpg: trust
Доверие ключу
Подписан достаточным числом ключей
Собой, полностью доверенным или 3 частично доверенными
Длина цепочки не превышает 5 ключей