Шифрование

Симметричное шифрование
в 1949 г. Клод Шеннон

Концепция шифрования по алгоритму DES
DES (Data Encryption Standard)
Алгоритм разработан фирмой IBM в 1976
Triple DES (112 бит) – менее производительный

Недостатки DES
Диффи и Хеллман в 1977 году описали машину, способную за один день подобрать ключ DES. Стоимость оценивалась в 20 млн. долл.
К началу 1990-х годов прогнозируемые затраты на создание машины, способной взломать DES, снизились в десять раз.
В 1997 году группа из нескольких тысяч добровольцев, работавших параллельно в течение нескольких месяцев, расшифровала сообщение, закодированное с помощью DES.
В 1998 году была представлена работоспособная машина ($210 000) для взлома DES. Она способна в среднем расшифровывать один ключ DES каждые 4,5 дня.

Advanced Encryption Standard (AES)
Новый стандарт
лучшее сочетание безопасности и скорости, чем у DES
128-разрядные ключи, может поддерживать 192- и 256-разрядные ключи (vs 56 DES).
за каждый цикл кодирует блок 128 бит (vs 64 DES)
получит статус федерального стандарта по обработке информации летом 2001 года
Пpоцесс перехода:
(1) прост для настраиваемых продуктов
(2) проблемы с унаследованными алгоритмами шифрования (в браузерах – RC4, в электронной почте PGP – IEDA)

Несимметричное шифрование
В середине 70-х—Диффи и Хеллман

Собственный закрытый ключ
Собственный закрытый ключ
Чужой открытый ключ
Чужой открытый ключ
Схема двухстороннего конфиденциального обмена

Собственный закрытый ключ
Собственный закрытый ключ
Чужой открытый ключ
Чужой открытый ключ
Схема аутентификации данных

Зависимость между открытым и закрытым ключами

Недостатки асимметричного подхода
Более масштабируемый – количество ключей зависит линейно от числа пользователей – 2n
Достоинства

Комбинированное использование симметричного и асимметричного шифрования
Протокол SKIP (Simple Key management for Internet Protocol)
IP-пакеты шифруются на основе симметричного алгоритма
Ключи для шифрования вычисляются с использованием асимметричного алгоритма

1. Александр генерирует два больших числа p и q, отвечающие некоторым математическим критериям и посылает их Борису.
Александр
Борис
2. Независимо друг от друга Александр и Борис выбирают по большому числу XA и XB соответственно
3. Каждый на своей стороне вычисляет значения YA и YB.
4. Александр и Борис обмениваются значениями YA и YB
5. Каждый вычисляет разделяемый секрет Z
(p,q)
(p,q)
XA
XB
YA=(qXA)modp
YB=(qXB)modp

p, q -
1
2
3
4
5
X1,
Y1=qX1modp
X4,
X5,
X2,
X3,
Y5=qX5modp
Y4=qX4modp
Y3=qX3modp
Y2=qX2modp
разделяемые всеми узлами открытые параметры

p, q
1
2
3
4
5
X1,
Y1=qX1modp
X4,
X5,
X2,
X3,
Y5=qX5modp
Y4=qX4modp
Y3=qX3modp
Y2=qX2modp
Доступные для всех открытые ключи

p, q
1
2
3
4
5
X1,
Y1=qX1modp
X4,
X5,
X2,
X3,
Y5=qX5modp
Y4=qX4modp
Y3=qX3modp
Y2=qX2modp
Z12=(Y2)X1 modp= qX1*X2 modp
Доступные для всех открытые ключи
Z13=qX1*X3 modp
Z45=qX4*X5 modp
Z34=qX3*X2 modp

Комбинированное использование симметричного и асимметричного шифрования
Протокол SKIP (Simple Key management for Internet Protocol)
IP-пакеты шифруются на основе симметричного алгоритма
Ключи для шифрования вычисляются с использованием асимметричного алгоритма

Формат пакета SKIP
IP-заг.
Данные
Зашифрованный ключ Kp
Новый IP-заг.
Исходный IP-пакет, зашифрованный пакетным ключом Kp
Пакетный ключ, зашифрованный по общему секретному ключу Z
Исходный IP-пакет

Дайджест - результат
Односторонние функции шифрования (ОФШ) (one-way function)
хэш-функции (hash function)
дайджест-функции (digest function)

Назначение односторонних функций шифрации
(1) контроль целостности
Исходный текст
Дайджест
Текст