Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Все лекции ИБ.doc
Скачиваний:
45
Добавлен:
24.12.2018
Размер:
1.54 Mб
Скачать

Симметричные криптосистемы (симметричное шифрование)

В алгоритмах симметричного шифрования используется один и тот же ключ для шифрования и расшифровки сообщения. Это означает, что любой, кто имеет доступ к ключу шифрования, может расшифровать сообщение.

Алгоритмы симметричного шифрования именно поэтому и называют алгоритмами с секретным ключом – ключ шифрования должен быть доступен только тем, кому предназначено сообщение. Таким образом, задача обеспечения конфиденциальности электронных документов сводится к обеспечению конфиденциальности ключа шифрования, что сделать проще.

Обычно ключ шифрования представляет собой файл или массив данных и хранится на персональном ключевом носителе, например, дискете или смарт-карте; обязательно принятие мер, обеспечивающих недоступность персонального ключевого носителя кому-либо, кроме его владельца.

Симметричное шифрование неудобно именно тем, что перед началом обмена зашифрованными данными необходимо обменяться секретными ключами со всеми адресатами. Передача секретного ключа не может быть осуществлена по общедоступным каналам связи, идеальный способ – лично в руки.

Симметричное шифрование идеально подходит для шифрования информации «для себя», например, с целью отсечь несанкционированный доступ к ней в отсутствие владельца. Это может быть как архивное шифрование выбранных файлов, так и прозрачное (автоматическое) шифрование целых логических или физических дисков.

Однако, есть реализации алгоритмов симметричного шифрования, предназначенные для абонентского шифрования данных – то есть, для шифрования информации, предназначенной для отправки кому-либо, например, через Интернет. Использование одного ключа для всех абонентов подобной криптографической сети недопустимо по соображениям безопасности: в случае компрометации (утери, хищения) ключа под угрозой будет находиться документооборот всех абонентов. В этом случае очень часто используется матрица ключей.

Матрица ключей представляет собой таблицу, содержащую ключи парной связи абонентов. Каждый элемент таблицы Kij предназначен для связи абонентов i и j и доступен только двум данным абонентам. Соответственно, соблюдается равенство: Kij = Kji для всех элементов матрицы ключей.

Каждая i-я строка матрицы представляет собой набор ключей конкретного абонента i для связи с остальными N-1 абонентами. Наборы ключей (сетевые наборы) распределяются между всеми абонентами криптографической сети. Аналогично сказанному выше, сетевые наборы должны распределяться по закрытым каналам связи или из рук в руки. За исключением данного недостатка, ключевая система «полная матрица», по-видимому, является наиболее удобной для организации защищенного обмена данными в сетях Интернета.

В качестве примеров симметричных алгоритмов шифрования можно привести наиболее известный стандарт шифрования DES (Data Encryption Standard), долгое время являвшийся основным стандартом шифрования в мире, и отечественный стандарт ГОСТ 28147-89. Стандарт DES на территории России из-за действующих экспортных ограничениях реализуется исключительно с коротким ключом (56 значащих бит), что означает высокую вероятность его взлома путем прямого перебора ключей. Российский стандарт шифрования ГОСТ не имеет данного недостатка, длина его ключа – 256 бит.

Смысл симметричного шифрования состоит в рассеивании и перемешивании исходных данных. Коротко можно описать алгоритмы ГОСТ и DES следующим образом:

1. Исходные данные разбиваются на блоки фиксированной длины, может осуществляться начальная перестановка данных в каждом блоке.

2. Данные преобразуются с использованием ключа шифрования (сам ключ шифрования также предварительно преобразуется).

3. Преобразование выполняется определенное число раз (раундов), после каждого преобразования может производиться перестановка данных (для определения параметров перестановки в ГОСТ служит дополнительный ключевой элемент – «узел замены»); в качестве исходного результата для преобразования используется результат предыдущего преобразования и перестановки.

4. После определенного числа раундов (в DES – 16, в ГОСТ– 32) производится финальная перестановка, полученный после этого результат становится шифртекстом.

И DES, и ГОСТ имеют несколько режимов шифрования с различным назначением, отличающихся, в основном, следующим: используются ли в преобразовании предыдущий блок шифртекста и предыдущий блок исходных данных; различными методами использования предыдущих блоков.