- Хотя информация об открытом ключе не является секретной, ее нужно защищать от подлогов, чтобы злоумышленник под именем легального пользователя не навязал свой открытый ключ, после чего с помощью своего закрытого ключа он может расшифровывать все сообщения, посылаемые легальному пользователю и отправлять свои сообщения от его имени. Проще всего было бы распространять списки, связывающие имена пользователей с их открытыми ключами широковещательно, путем публикаций в средствах массовой информации (бюллетени, специализированные журналы и т. п.). Однако при таком подходе мы снова, как и в случае с паролями, сталкиваемся с плохой масштабируемостью. Решением этой проблемы является технология цифровых сертификатов. Сертификат — это электронный документ, который связывает конкретного пользователя с конкретным ключом.
- В настоящее время одним из наиболее популярных криптоалгоритмов с открытым ключом является криптоалгоритм RSA.
Криптоалгоритм RSA
- В 1978 году трое ученых (Ривест, Шамир и Адлеман) разработали систему шифрования с открытыми ключами RSA (Rivest, Shamir, Adleman), полностью отвечающую всем принципам Диффи-Хеллмана. Этот метод состоит в следующем:
- Случайно выбираются два очень больших простых числа р и q.
- Вычисляются два произведения n=pxq и nr=(p-l)x(q-l).
- Выбирается случайное целое число Е, не имеющее общих сомножителей с m.
- Находится D, такое, что DE=1 по модулю m.
- Исходный текст, X, разбивается на блоки таким образом, чтобы 0<Х<n.
- Для шифрования сообщения необходимо вычислить С=ХЕ по модулю n.
- Для дешифрирования вычисляется X=CD по модулю n.
- Таким образом, чтобы зашифровать сообщение, необходимо знать пару чисел (Е, n), а чтобы дешифрировать — пару чисел (D, n). Первая пара — это открытый ключ, а вторая — закрытый.
Криптоалгоритм RSA
Зная открытый ключ (Е, n), можно вычислить значение закрытого ключа D. Необходимым промежуточным действием в этом преобразовании является нахождение чисел р и q, для чего нужно разложить на простые множители очень большое число n, а на это требуется очень много времени. Именно с огромной вычислительной сложностью разложения большого числа на простые множители связана высокая криптостойкость алгоритма RSA.
В некоторых публикациях приводятся следующие оценки: для того чтобы найти разложение 200-значно-го числа, понадобится 4 миллиарда лет работы компьютера с быстродействием миллион операций в секунду. Однако следует учесть, что в настоящее время активно ведутся работы по совершенствованию методов разложения больших чисел, поэтому в алгоритме RSA стараются применять числа длиной более 200 десятичных разрядов.
Криптоалгоритм RSA
Программная реализация криптоалгоритмов типа RSA значительно сложнее и менее производительна, чем реализация классических криптоалгоритмов типа DES. Вследствие сложности реализации операций модульной арифметики криптоалгоритм RSA часто используют только для шифрования небольших объемов информации, например для рассылки классических секретных ключей или в алгоритмах цифровой подписи, а основную часть пересылаемой информации шифруют с помощью симметричных алгоритмов.
- В табл. 6.1 приведены некоторые сравнительные характеристики классического криптоалгоритма DES и криптоалгоритма RSA.
- Односторонние функции шифрования
- Во многих базовых технологиях безопасности используется еще один прием шифрования — шифрование с помощью односторонней функции (one-way function), называемой также хэш-функцией (hash function), или дайджест-функцией (digest function).
- Эта функция, примененная к шифруемым данным, дает в результате значение (дайджест), состоящее из фиксированного небольшого числа байт (рис. 6.5, а). Дайджест передается вместе с исходным сообщением. Получатель сообщения, зная, какая односторонняя функция шифрования (ОФШ) была применена для получения дайджеста, заново вычисляет его, используя незашифрованную часть сообщения. Если значения полученного и вычисленного дайджестов совпадают, то значит, содержимое сообщения не было подвергнуто никаким изменениям. Знание дайджеста не дает возможности восстановить исходное сообщение, но зато позволяет проверить целостность данных
- Односторонние функции шифрования
- Дайджест является своего рода контрольной суммой для исходного сообщения. Однако имеется и существенное отличие. Использование контрольной суммы является средством проверки целостности передаваемых сообщений по ненадежным линиям связи. Это средство не направлено на борьбу со злоумышленниками, которым в такой ситуации ничто не мешает подменить сообщение, добавив к нему новое значение контрольной суммы. Получатель в таком случае не заметит никакой подмены.
- В отличие от контрольной суммы при вычислении дайджеста требуются секретные ключи. В случае если для получения дайджеста использовалась односторонняя функция с параметром, который известен только отправителю и получателю, любая модификация исходного сообщения будет немедленно обнаружена.
- На рис. 6.5, б показан другой вариант использования односторонней функции шифрования для обеспечения целостности данных. В данном случае односторонняя функция не имеет параметра-ключа, но зато применяется не просто к сообщению, а к сообщению, дополненному секретным ключом. Получатель, извлекая исходное сообщение, также дополняет его тем же известным ему секретным ключом, после чего применяет к полученным данным одностороннюю функцию. Результат вычислений сравнивается с полученным по сети дайджестом.
- Помимо обеспечения целостности сообщений дайджест может быть использован в качестве электронной подписи для аутентификации передаваемого документа.
- Построение односторонних функций является трудной задачей. Такого рода функции должны удовлетворять двум условиям:
- по дайджесту, вычисленному с помощью данной функции, невозможно каким-либо образом вычислить исходное сообщение;
- должна отсутствовать возможность вычисления двух разных сообщений, для которых с помощью данной функции могли быть вычислены одинаковые дайджесты.
- Наиболее популярной в системах безопасности в настоящее время является серия хэш-функций MD2, MD4, MD5. Все они генерируют дайджесты фиксированной длины 16 байт. Адаптированным вариантом MD4 является американский стандарт SHA, длина дайджеста в котором составляет 20 байт. Компания IBM поддерживает односторонние функции MDC2 и MDC4, основанные на алгоритме шифрования DES.
- Аутентификация (authentication) предотвращает доступ к сети нежелательных лиц и разрешает вход для легальных пользователей.
- Термин «аутентификация» в переводе с латинского означает «установление подлинности».
- Аутентификацию следует отличать от идентификации.
- Идентификация заключается в сообщении пользователем системе своего идентификатора, в то время как аутентификация — это процедура доказательства пользователем того, что он есть тот, за кого себя выдает, в частности, доказательство того, что именно ему принадлежит введенный им идентификатор.
В процедуре аутентификации участвуют две стороны:
- одна сторона доказывает свою аутентичность, предъявляя некоторые доказательства, а
- другая сторона — аутентификатор — проверяет эти доказательства и принимает решение. В качестве доказательства аутентичности используются самые разнообразные приемы:
- аутентифицируемый может продемонстрировать знание некоего общего для обеих сторон секрета: слова (пароля) или факта (даты и места события, прозвища человека и т. п.);
- аутентифицируемый может продемонстрировать, что он владеет неким уникальным предметом (физическим ключом), в качестве которого может выступать, например, электронная магнитная карта;
- аутентифицируемый может доказать свою идентичность, используя собственные биохарактеристики: рисунок радужной оболочки глаза или отпечатки пальцев, которые предварительно были занесены в базу данных аутентификатора.
- Сетевые службы аутентификации строятся на основе всех этих приемов, но чаще всего для доказательства идентичности пользователя используются пароли.
- Простота и логическая ясность механизмов аутентификации на основе паролей в какой-то степени компенсирует известные слабости паролей:
- возможность раскрытия и разгадывания паролей,
- возможность «подслушивания» пароля путем анализа сетевого трафика.
- Для снижения уровня угрозы от раскрытия паролей администраторы сети, как правило, применяют встроенные программные средства для формирования политики назначения и использования паролей:
- задание максимального и минимального сроков действия пароля,