Виды шифрования

Сейчас различаются несколько видов шифрования.

Симметричное шифрование. Этот способ позволяет предотвратить перехват информации со стороны третьих лиц. Основывается на то, что отправители, как и получатели информации имеют одни и те же ключи для того, чтобы разгадать шифр.

Ассиметричное шифрование. Он использует открытые и секретные ключи. Они связаны друг с другом. Сведения, что зашифрованы с помощью открытого ключа, можно расшифровать используя лишь секретный ключ.

Хеширование. Этот способ основан на том, что исходная информация преобразуется в байты установленных образцов. Каждый полученный результат (хэш-код) уникален по своей структуре и символике.

Цифровые подписи. Представляет собой трансформацию данных с применением закрытых ключей. Они позволяют осуществить подтверждение подлинности документов и переводов. В частности, криптовалютные кошельки используют такие подписи для транзакций.

Читайте также:  Биткоин - это развод? Мошеннические схемы с криптовалютой

Поточное шифрование. Этот метод основан на то, что каждый из элементов текста переводят в зашифрованное состояние, исходя из того, какой тип ключа применяют и какова позиция элемента текста в общем текстовом документе. Все биты данных зашифровывают с помощью гаммирования.

Блочное шифрование. Относится к видам симметричного шифрования. Работает с блоками бит данных, имеющих фиксированную длину.

История развития

Считается, что основы криптографии заложил Эней Тактик. Попытки зашифровать данные делали ещё в древней Индии и Месопотамии. Но они были не очень удачными. Первая надёжная система защиты была разработана в Древнем Китае. Широкое распространение криптография приобрела и в странах Античности. Тогда она использовалась в военных целях. Методы криптографии нашли своё применение и в Средние века, но их уже взяли на вооружение купцы и дипломаты. Золотым веком данной науки называют эпоху Возрождения. Тогда же был предложен двоичный способ шифрования, аналогичный которому используется в компьютерной технике в наши дни. Во время Первой мировой войны она была признана полноценным боевым инструментом. Стоило только разгадать сообщения противника – и можно было получить ошеломляющий результат. В качестве примера можно привести перехват телеграммы, посланной немецким послом Артуром Циммерманом американскими спецслужбами. Конечным результатом этого стало то, что США вступило в боевые действия на стороне Антанты. Вторая мировая война стала своеобразным кристаллизатором процесса развития компьютерных сетей. И немалый вклад в это внесла криптография. Что это такое и каковы были практические результаты ее применения? Некоторые правительства так испугались открывающихся возможностей, что наложили мораторий на применение шифрования данных.

Квантовая криптография

Квантовая криптография по праву считается новым витком в эволюции информационной защиты. Именно она позволяет создать практически абсолютную защиту шифрованных данных от взлома. Идея использовать квантовые объекты для защиты информации от подделки и несанкционированного доступа впервые была высказана Стефаном Вейснером в 1970 г. Спустя 10 лет ученые Беннет и Брассард, которые были знакомы с работой Вейснера, предложили использовать квантовые объекты для передачи секретного ключа. Читать статью "Квантовая криптография (шифрование)"

Важные определения

Шифрование – процесс криптографического преобразования текста на основе определенного параметра (ключа) и алгоритма.

Расшифрование – криптографическое преобразование шифрованного текста в исходный.

Шифр – совокупность обратимых преобразований исходных данных в скрытый текст.

Шифр с открытым ключом (ассиметричный) – шифр с двумя ключами: шифрующим и расшифровывающим.

Исходный текст – данные, не обработанные посредством криптографических методов.

Шифрованный текст – данные с ключом, обработанные криптосистемой.

Ключ – параметр шифра, с помощью которого производится преобразование текста.

Открытый ключ – один из двух ключей ассиметричной криптосистемы, который находится в свободном доступе.

Закрытый ключ – секретный ключ ассиметричной системы шифрования.

Дешифрование – извлечение исходного текста без использования криптографического ключа, используя только шифровочный.

Криптостойкость —  устойчивость шифра для дешифрования криптоаналитиком без знания ключа.

Современные методы засекречивания информации

В сегодняшнем гиперинформационном мире шифровальные технологии не просто вышли на новый уровень, но и претерпели значительные изменения. Теперь криптография как наука стала серьезно изучаться и реализовываться в различных направлениях.

Теперь в процессе обмена информацией участвуют не только две стороны: отправитель и адресат, но и другие абоненты. Появилась необходимость в надежной защите и новых способах передачи дешифровочных ключей. В 70е годы У. Диффи и М. Хеллман представили новый принцип шифрования с открытым начальным ключом. Его назвали ассиметричным. Это позволило расширить области использования криптографических методов. Сегодня они применяются в банковских операциях при работе с пластиковыми картами клиентов, в сфере электронной валюты, телекоммуникациях и многих других удаленных операциях, которые выполняются чрез локальную и глобальную сеть.

Современная криптография использует открытые алгоритмы шифрования. Распространены симметричные (DES, AES, Camellia, Twofish, Blowfish), и ассиметричные RSA и Elgamal (Эль-Гамаль) алгоритмы.

Методы шифрования используют как частные и юридические лица, так и государственные структуры. Так, США имеют государственный стандарт шифрования AES. Российская Федерация использует алгоритм блочного шифрования ГОСТ 28147-89 и алгоритм цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-2001.

Одно из современных достижений криптографии это создание платежной системы с электронной валютой под названием «биткоин», которая уже широко используется при проведении многих коммерческих операций. Она была создана в 2009 году и считается первой подобной системой. На данный момент есть огромное количество криптовалют, которые пытаются улучшить и дополнить идеи реализованные в биткоине.

Вам также может быть интересно . Криптография 0
<хедер class="entry-хедер">

Правовые нормы

Деятельность, связанная с криптографическим шифрованием, подлежит контролю со стороны государства. Криптография в России регулируется документом «Об утверждении положений о лицензировании отдельных видов деятельности, связанных с шифровальными (криптографическими) средствами» постановленном Правительством Российской Федерации, обязательному лицензированию подлежат шифровальные средства и техническое обслуживание этих средств.

Кром того, предоставление услуг, касающихся шифрования информации, производства криптографических средств и их разработка находятся под контролем государства. На эти виды деятельности требуется специальное разрешение.

Приказ ФСБ России от 9 февраля 2005 г. N 66 «Об утверждении положения о разработке, производстве, реализации и эксплуатации шифровальных (криптографических) средств защиты информации (положение пкз-2005)» определяет порядок разработки и использования средств шифрования.

В настоящее время действует закон, который определяет порядок разработки и эксплуатации криптографических средств.

Согласно Указу Президента РФ от 3 апреля 1995 государственным структурам запрещено использовать криптографические средства, защищенные технические устройства хранения, обработки и передачи информации, которые не имеют лицензии агентства правительственной связи.

Криптографическое шифрование: где используется

С момента своего появления криптографию использовали для того, чтобы сохранить и передавать документы в приватном режиме. Сейчас ассиметричная криптография, как и иные типы криптографии применяются многими компаниями, работающими в сфере высоких технологий и криптоэкономике. Оно используется для того, чтобы:

• реализовать системы цифровых подписей,
• подтверждения подлинности сертификата,
• защиты передачи информации по открытому каналу
• обеспечить хранение сведений.

Что касается блокчейна, в нем криптографию применяют для того, чтобы обеспечить приватность пользователей и их личных данных, для поддержки безопасности переводов, защиты хранилищ. Помимо этого, криптографию используют в электронной торговле.

Можно ли сейчас обойтись без криптографии? Практически нет, в противном случае кибермошенники получат полный доступ к активам пользователям и частной информации клиентов и компаний. Перейдем к Биткоину и тому, как с ним связано криптография.

Лицензирование деятельности по разработке, производству, распространению шифровальных (криптографических) средств, информационных систем и телекоммуникационных систем, защищенных с использованием шифровальных (криптографических) средств, выполнению работ, оказанию услуг в области шифрования информации, техническому обслуживанию шифровальных (криптографических) средств, информационных систем и телекоммуникационных систем, защищенных с использованием шифровальных (криптографических) средств (за исключением случая, если техническое обслуживание шифровальных (криптографических) средств, информационных систем и телекоммуникационных систем, защищенных с использованием шифровальных (криптографических) средств, осуществляется для обеспечения собственных нужд юридического лица или индивидуального предпринимателя).

Общие положения

Криптографические примитивы

Для придания зашифрованной информации большей криптографической стойкости, в криптографической системе могут многократно применяться относительно простые преобразования – примитивы. В качестве примитивов могут использоваться подстановки, перестановки, циклический сдвиг или гаммирование.

Криптография и блокчейн

В блокчейне криптография используется для защиты и обеспечения конфиденциальности личностей и персональных данных, поддержания высокой безопасности транзакций, надежной защиты всей системы и хранилища.

Хеш функции

Хэш-функции в блокчейне взаимосвязаны между собой, с их помощью достигается защита информации и необратимость транзакций. Каждый новый блок транзакций связан с хэшем предыдущего блока, который в свою очередь образован на основе хэша последнего блока, образованного до него. Таким образом каждый новый блок транзакции содержит в себе всю информацию о предыдущих блоках и не может быть подделан или изменен.

Для того, чтобы новый блок был добавлен в блокчейн цепь, сеть должна прийти к общему консенсусу и подобрать хэш нового блока. Для этого при помощи вычислительной техники майнеры предлагают множество “nonce” — вариантов значения функции. Первый майнер, который сумел путем случайного подбора сгенерировать хэш, подходящий для комбинации с предыдущими данными, подписывает им блок, который включается в цепь, и новый блок уже должен будет содержать информацию с ним.

Благодаря применению технологии хэширования в блокчейне все транзакции, которые были выполнены в системе, можно выразить одним хэшем нового блока. Метод хэширования делает практически невозможным взлом системы, а с добавлением каждого нового блока устойчивость блокчейна к атакам только увеличивается.

Цифровые подписи

В блокчейне задействован асимметричный метод криптографии на основе публичных и приватных ключей. Публичный ключ служит адресом хранения монет, секретный — паролем доступа к нему. Закрытый ключ основан на открытом ключе, но его невозможно вычислить математическим путем.

Среди множества схем криптографии на основе открытого ключа наиболее распространенной является схема на основе эллиптических кривых и схема, основанная на разложении множителей. В биткоине задействована первая схема - эллиптических кривых. Закрытый ключ в нем имеет размер в 32 байта, открытый - 33 байта, а подпись занимает около 70 байт.

1970-2000-е годы

Публикация книги Дэвида Кана способствовала росту интереса к криптографии. Способами шифрования и дешифрования информации заинтересовались отдельные исследователи, частные лица и бизнес, который оценил перспективы новой науки. В то же время государства боролись с развитием открытой криптографии, чтобы системы шифрования не попали к террористам.

Наибольшее противодействие популяризации криптографии оказывало Агентство национальной безопасности США. Ведомство договорилось с компанией IBM о снижении криптостойкости своего шифра, выстроило грантовую систему, чтобы контролировать научное сообщество, а на изобретения обычных граждан накладывало грифы секретности в бюро патентов. Засекречивались все разработки, которые могли усовершенствовать военную технику.

В 1991 году в Соединенных Штатах пытались протолкнуть законопроект №266. Закон требовал от производителей телеком-оборудования оставлять черные ходы — «дыры», которые должны были дать возможность правительству читать зашифрованные сообщения.

Законопроект провалился, но еще до того энтузиаст Филипп Циммерман выложил в сеть PGP — бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для шифрования и электронной подписи сообщений. После этого на него завели уголовное дело по статье о незаконном экспорте вооружений.

Филипп Циммерман стремился дать людям возможность контролировать конфиденциальность в интернете. Он создал программу шифрования электронной почты Pretty Good Privacy (PGP), которую мог скачать любой желающий. Она стала самым популярным программным обеспечением шифрования электронной почты во всем мире

До 2000 года разные страны пытались внедрить систему депонирования ключей, которая бы позволяла спецслужбам по решению суда получать ключи шифрования пользователей, чтобы восстановить всю защищенную переписку. Но большинство стран из Организации экономического сотрудничества и развития отвергли эту идею, чтобы не нарушать неприкосновенность частной жизни.

«Самое значимое открытие в этот период — криптография с открытым ключом или несимметричная криптография, которую изобрели американские криптографы Уитфилд Диффи и Мартин Хеллман. Она основана на трудности разложения очень больших целых чисел на простые сомножители. Несимметричные алгоритмы шифрования используют в электронных цифровых подписях при их формировании и проверке», – добавляет Евгений Жданов.

Криптосистема с открытым ключом. Чтобы зашифровать сообщение, «Алиса» использует открытый ключ, а «Боб» — закрытый, для расшифровки. Никто кроме «Боба» не сможет расшифровать сообщение, так как больше ни у кого нет доступа к закрытому ключу. Даже «Алиса», которая зашифровала сообщение с помощью открытого ключа, не сможет его расшифровать

Где применяется

Цифровые сервисы должны в обязательном порядке беспокоиться о сохранности пользовательской и архивной информации. В противном случае утечка данных чревата серьезными последствиями. Пример – хакеры смогут использовать полученные электронные материалы от того или иного проекта в своих корыстных целях.

Сегодня практически все важные аспекты жизни и деятельности человека зависят от информационных технологий и гаджетов. Финансовые операции, а также всевозможные платежи и даже работа осуществляются через мобильные технологии. Их трудно назвать безопасными каналами передачи электронных материалов. Поэтому приходится думать, как лучше организовать защиту сведений.

Алгоритмы по шифрованию информации применяются везде:

• телевидение;
• компьютеры;
• интернет технологии;
• программирование;
• радиосвязь;
• прочие коммуникации;
• банковская деятельность.

Везде, где фигурируют информационные технологии и присутствует цифровизация, задействована криптография. Данное научное направление весьма сложное, но перспективное.

Другие криптографические системы.

Криптография включает в себя и системы тайнописи, отличные от вышеописанных. Для сокрытия исходного сообщения могут использоваться симпатические (невидимые) чернила. Секретные сообщения могут содержаться в нотной партитуре в виде особой записи отдельных нот, а также мелодических и гармонических секвенций. В фотографии для сокрытия сообщения применяется метод микроскопических точек. Сообщение может быть также спрятано в рисунке, чертеже или картине.

Предстоящие мероприятия

ПоказатьСвернуть

• 11ч до началаМоскваБесплатно

Интеллектуальная собственность: взгляд в будущее

11ч до началаОнлайнБесплатно

Всероссийская конференция «Вектор будущего»

19ч до началаМоскваБесплатно

Всероссийская мастерская для молодых ученых Rethink

20ч до началаСанкт-Петербургот 225 до 300 рублей

«Наше всё» — что это значит?

29 ОктябряОнлайн750 рублей

Морские чудовища мезозойской эры

Посмотреть все

По теме

ПоказатьСвернуть

От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии

04.10.2019Ростех

От «пропеллера» до лазерной стены: история светофора

05.08.2019Ростех

Что такое хэш и хэш-функция: практическое применение, обзор популярных алгоритмов

Цифровые технологии широко применяют хеширование, несмотря на то, что изобретению более 50 лет: аутентификация, Криптография 0
<хедер class="entry-хедер">

Эволюция криптографии

Сообщения шифруются для защиты их содержимого. Это подразумевает, что всегда будут стороны, заинтересованные в получении данной информации. Поскольку люди так или иначе достигают успехов в расшифровке различных кодов, криптография вынуждена адаптироваться. Современная криптография далеко ушла от обычного смещения букв в алфавите, предлагая сложнейшие головоломки, которые решать с каждым годом всё труднее. Вместо банального смещения буквы теперь могут заменяться на числа, другие буквы и различные символы, проходя через сотни и тысячи промежуточных шагов.

Цифровая эпоха привела к экспоненциальному увеличению сложности шифрования. Это связано с тем, что компьютеры принесли с собой резкое увеличение вычислительной мощности. Человеческий мозг по-прежнему остаётся самой сложной информационной системой, но, когда дело доходит до выполнения вычислений, компьютеры намного быстрее и могут обрабатывать гораздо больше информации.

Криптография цифровой эры связана с электротехникой, информатикой и математикой. В настоящее время сообщения обычно шифруются и дешифруются с использованием сложных алгоритмов, созданных с использованием комбинаций этих технологий. Однако, независимо от того, насколько сильным будет шифрование, всегда будут люди, работающие над его взломом.

Хеширование

Хеширование — это криптографический метод преобразования больших объёмов данных в короткие значения, которые трудно подделать. Это ключевой компонент технологии блокчейн, касающийся защиты и целостности данных, протекающих через систему.

Этот метод в основном используется для четырёх процессов:

• верификация и подтверждение остатков в кошельках пользователей;
• кодирование адресов кошельков;
• кодирование транзакций между кошельками;
• майнинг блоков (для криптовалют, предполагающих такую возможность) путём создания математических головоломок, которые необходимо решить, чтобы добыть блок.

Хеш-функции

Хешированием (от англ. hash) называется преобразование исходного информационного массива произвольной длины в битовую строку фиксированной длины.

Алгоритмов хеш-функций немало, а различаются они своими характеристиками – криптостойкостью, разрядностью, вычислительной сложностью и т.д.

Нас интересуют криптографически стойкие хеш-функции. К таким обычно предъявляют два требования:

• Для заданного сообщения С практически невозможно подобрать другое сообщение С' с таким же хешем
• Практически невозможно подобрать пар сообщений (СС'), имеющих одинаковый хеш.

Требования называются стойкостью к коллизиям первого рода и второго рода соответственно. Для таких функций остается важным и другое требование: при незначительном изменении аргумента должно происходить значительное изменение самой функции. Таким образом, значение хеша не должно давать информации даже об отдельных битах аргумента.

Примеры хеш-алгоритмов

• Adler-32
• CRC
• SHA-1
• SHA-2 (SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512)
• HAVAL
• MD2
• MD4
• MD5
• N-Hash
  • RIPEMD-160
• RIPEMD-256
• RIPEMD-320
• Skein
• Snefru
• Tiger (TTH)
• Whirlpool
• ГОСТ Р34.11-94 (ГОСТ 34.311-95)
• IP Internet Checksum (RFC 1071)

Требования к криптографическим системам защиты информации

Основные нормы для всех современных криптографических систем защиты подразумевают, что зашифрованное сообщение может быть прочитано только при помощи заданного ключа, а доступность алгоритма шифрования не повлияет на уровень защиты.

Перечисленные требования выполняются не для всех алгоритмов шифрования. В частности, требование отсутствия слабых ключей (ключей, которые позволяют крипто аналитику вскрыть зашифрованное сообщение) не выполняется для некоторых более ранних блочных шифров.Однако новые системы шифрования удовлетворяют требуемым параметрам.

Взлом кода

Вы можете заметить, что даже без ключа шифр Цезаря не так сложно взломать. Каждая буква может принимать только 25 разных значений, а для большинства значений сообщение не имеет смысла. С помощью проб и ошибок вы сможете расшифровать сообщение без особых усилий.

Взлом шифрования с использованием всех возможных вариаций называют брутфорсом (bruteforce, англ. — грубая сила). Такой взлом предполагает подбор всех возможных элементов до тех пор, пока решение не будет найдено. С увеличением вычислительных мощностей брутфорс становится всё более реалистичной угрозой, единственный способ защиты от которой — увеличение сложности шифрования. Чем больше возможных ключей, тем сложнее получить доступ к вашим данным «грубой силой».

Современные шифры позволяют использовать триллионы возможных ключей, делая брутфорс менее опасным. Тем не менее утверждается, что суперкомпьютеры и в особенности квантовые компьютеры вскоре смогут взломать большинство шифров посредством брутфорса из-за своих непревзойдённых вычислительных мощностей.

Как уже говорилось, расшифровка сообщений со временем становится всё труднее. Но нет ничего невозможного. Любой шифр неотъемлемо связан с набором правил, а правила в свою очередь могут быть проанализированы. Анализом правил занимается более тонкий метод дешифровки сообщений — частотный анализ.

С колоссальным усложнением шифров в наши дни эффективный частотный анализ можно осуществить только с использованием компьютеров, но это всё ещё возможно. Этот метод анализирует повторяющиеся события и пытается найти ключ, используя эту информацию.

Давайте снова рассмотрим пример шифра Цезаря, чтобы разобраться. Мы знаем, что буква E используется гораздо чаще, чем другие буквы в латинском алфавите. Когда мы применяем это знание к зашифрованному сообщению, мы начинаем искать букву, которая повторяется чаще всего. Мы находим, что буква H используется чаще других, и проверяем наше предположение, применяя к сообщению сдвиг -3. Чем длиннее сообщение, тем легче применить к нему частотный анализ.

uhdghyhubwklqjrqlqyhvwlqeorfnfkdlq

Симметричное шифрование

Одним из способов защиты информации в криптосистемах, когда для расшифровки и зашифровки применяется один Криптография 0
<хедер class="entry-хедер">

Rijndael

Подход типа Rijndael – это симметричный метод защиты сведений. Относится к блочным. В нем можно корректировать параметры блоков, а также секретных ключей от 128 до 256 бит. Но важно учесть — разность достигает 32 бита.

В процессе реализации задействует линейно-подстановочные принципы. Раунд здесь может быть 10, 12 или 14. Он напрямую зависит от длины ключа.

Особенности AES

AES – это своеобразный подход к решению поставленной задачи, опирающийся на алгоритм Rijndael. Предыдущее решение с ключом 128 бит. Блок данных здесь составит 16 байт. Предусматривает различные функции.

К ним относят:

• keyExpansion – само расширение ключа;
• subBytes  — замена «стейт»;
• addRoundKey – раундовые ключи;
• shiftRows – смещение строк посредством циклов;
• mixColumns – перемешивание столбцов;
• invMixColumns – обратное от предыдущего действия;
• invShiftRows – обратный вариант от shiftRows;
• invSubBytes – обратная замена «стейт».

Шифрование информации через алгоритм так называемого шифрования AES осуществляется в несколько шагов. Каждый предусматривает собственные нюансы.

Принцип зашифровки

Шифрование осуществляется в несколько этапов:

1.            Формирование «стейт». Предположим, что уже есть секретное сообщение, для того или иного адресата. Оно представлено числами в диапазоне от 0 до 255. Здесь происходит деление на n-блоков информации по 16 байт. Каждый «пакет информации» называется «стейт». Если текст не кратен 16 байтам, он дополняется до соответствующих значений.

2.            KeyExpansion. Ключи в AES побайтно равны state. Происходит расширение ключа, которое отвечает за генерацию нынешних массивов ключей для циклов раундов шифрования. В виде сопоставления операции XOR задействован фиксированный массив Rcon. Здесь keyExpansion через XOR с фиксированными ключевыми массивами осуществляет возврат массивов оных. Их количество – 11 штук. Только один не относится к раунду алгоритма.

3.            AddRoundKey. Это – первый этап шифрования. Применяется к state при помощи правил суммирования. Происходит XOR со state, с каждым его байтов. Далее «стейт» переходит к следующей ступени – к системе раундов алгоритмов.

4.            Раунды. Всего их 10 штук. Получается своеобразные таблицы замен из 10 шагов. Первые 9 выполняют subBytes, shiftRows, mixColumns, addRoundKey. Последний отвечает за обработку «саба», «шифта» и «эдда».

5.            SubBytes. Происходит трансформация «стейта» через замену собственных байтов на иные. Для этого используется их подставление в готовые фиксированные таблицы S-box.

6.            ShiftRows. Производится циклическое смещение трех последних строк влево. Принцип указан на картинке.

7.            MixColumns. Самый сложный вычислительный процесс. Здесь осуществляется умножение на постоянную функцию f(x) = {03}x^3 + {01}x^2 + {01}x + {02}. Так получается произведение по указанным ранее правилам конкретных столбцов из State на функции a(x). Если исключить правило умножения алгоритма так называемого шифрования, подобный прием будет аналогичен матричному умножению.

В случае с дешифрованием ситуация будет примерно такой же. Процедура полностью осуществляется за несколько подходов (шагов).

О дешифровании

Сначала система при чтении сообщения путем алгоритмов шифрования типа AES использует KeyExpansion. Далее производятся раунды алгоритмов. Они предусматривают 10 ступеней, называемых шагами криптопреобразования.

Первые девять штук отвечают за цикличное выполнение 4-х функций в порядке, обратном методу первоначально защиты (шифровки). А именно:

• addRoundKey;
• invMixColumns;
• invShiftRows;
• invSubBytes.

Последний, 10 раунд – это три операции: «ЭддРаундКей», «ИнвШифт», «ИнвСабБайтс». Далее производится обработка addRoundKey. Этап предусматривает обратное суммирование по правилам алгоритмов используемого шифрования самого себя. Полностью исключается массив Rcon.

Следующий шаг – обработка invMixColumns. Это – мультипликативная обработка операции умножения по правилам умножения алгоритма на постоянную функцию a^(-1) от x конкретного столбца «стейт».

Теперь система будет производить обратную трансформацию shiftRows. То есть, проведет цикличное смещение «информации» вправо. Завершающий этап – это инверсия. Производится относительно «СабБайтс». Предусматривает обратную замену байта state, которая заведомо представлена в hex согласно соответствию фиксированной таблички:

На данном этапе пользователь сможет прочесть необходимую ему информацию. Звучит трудно, но программисты и хакеры для реализации поставленной задачи никогда не действуют «вручную». Они используют IT-технологии и всевозможные шифровальщики и дешифраторы.

Криптография в цифровых технологиях

Криптография в цифровых технологиях необходима как инструмент защиты конфиденциальных данных а так же как средство противодействия незаконному копированию и распространению данных, являющихся интеллектуальной собственностью. Читать статью "Криптография в цифровых технологиях"

Наше время

С 1990-х годов страны начали в открытую формировать свои стандарты криптографических протоколов. США, к примеру, приняло в качестве стандарта для криптографии с закрытым ключом шифр Rijndael, более известный, как AES, в Европе приняли шифр NESSIE, в Японии – CRYPTREC.

Сами же алгоритмы сильно усложнились с точки зрения математических конструкций — чтобы затруднить криптоанализ (как линейный, так и на основе дифференциальных вычислений). Принципы выбора алгоритмов постепенно начали усложняться из-за новых требований, которые часто не связаны с математикой напрямую: например, из-за требований к устойчивости к атакам через сторонние каналы и посредством социальной инженерии.

«Также появляются совершенно новые направления в криптографии: на стыке математики и квантовых вычислений. Хотя у людей пока нет мощных квантовых компьютеров, уже разрабатываются способы взлома современных систем — в их числе алгоритм Шора. Но, используя технологии квантовых компьютеров, можно построить более надежные и совершенно новые механизмы передачи информации. Их разработка ведется с 1980-х годов», – рассказывает эксперт.

Квантовый алгоритм разложения числа на простые множители, который разработал Питер Шор. Алгоритм важен для задач квантовой криптографии: разложение натуральных чисел на множители используется при считывании банковских пластиковых карт и для других конфиденциальных операций. Нахождение способа дешифровки может обезоружить системы защиты

Компьютеризация и появление доступного интернета вывели криптографию в массы. Криптографические методы стали широко использовать бизнес и частные лица в электронных коммерческих операциях, телекоммуникациях и других сферах. Это привело к появлению новой валюты, которую не контролируют государства, — биткойн. И технологии, без которой не смогли бы проходить транзакции в криптовалютах, — блокчейн.

Сейчас криптография используется повсеместно. Кроме очевидного направления — передачи информации — это цифровое телевидение, сотовая связь, wi-fi, считывание билетов в транспорте, защита электронной почты от спама, банковские операции. Одно из новейших направлений — маркировка товаров для борьбы с подделками.

Именно оно является одной из самых важных задач для развития российской экономики. Ведь в 2015 году доля нелегального товарооборота достигала 9% рынка, то есть, фактически каждый десятый товар был подделкой. В абсолютных цифрах их стоимость достигала 2,5 триллионов рублей. Среди самых подделываемых товаров оказались одежда, обувь и алкоголь. На рынке минеральных вод доля нелегальных товаров достигла 20-25% в среднем и до 60% по отдельным позициям, подделывается 25% молочной продукции, каждый пятый флакон духов и каждая десятая пачка сигарет.

В 2018 году выявлено в 1,6 раза больше контрафакта, чем в 2017-м. Для того, чтобы обелить рынок было принято решение о создании единой системы цифровой маркировки и прослеживания товаров «Честный ЗНАК», которую реализуют Ростех и «Центр развития перспективных технологий».

Задача такой системы лежит как раз в плоскости криптографии. На упаковках товаров печатают Data Matrix-коды, которые состоят из двух частей: кода идентификации и криптохвоста. Коды генерирует система цифровой маркировки, в них зашифрована уникальная информация о товаре. Код идентификации определяет позицию товара в системе и едином каталоге, криптохвосты дополнительно шифруют каждый код на производстве. Из-за того, что система маркировки не хранит коды целиком, подделать их невозможно. Серию уникальных кодов нельзя и предсказать, а сам цифровой код не повторяется минимально в течение пяти лет с момента выпуска товарной позиции.

Одно из главных применений маркировки товаров. Покупатель может проверить, что товар в его руках — не подделка. Через приложение на смартфоне он считывает Data Matrix-код: если товар определился в системе, значит его произвели легально / ©Первый канал

Сейчас маркировка применяется в нескольких отраслях в добровольном режиме, обязательной же маркировке подлежат духи, шины, обувь, табак, фототехника и пять групп изделий легкой промышленности. С 1 января 2020 года стартует маркировка лекарств, в марте — молочной продукции.

Система маркировки позволяет отследить движение товара на протяжении всего жизненного цикла: выход с конвейера, отгрузка поставщику, передача в розничный магазин, включая проверку кода в магазине, когда товар попадает на полку. Это исключает возможность вбросить подделку в число легальных товаров / ©Честный ЗНАК

«Развитие компьютерных технологий революционно изменило принципы построения криптосистем. Криптография ушла далеко вперед от примитивных шифров к сложным алгоритмам шифрования. А появление мобильной связи, интернета и смартфонов вывело криптографию в гражданское поле.

Сегодня криптография влияет на большую часть нашей жизни. Без нее трудно представить, как работали бы интернет, банковские транзакции, электронные услуги. Информация стала сверхценной, что подталкивает криптографов постоянно совершенствовать криптографические решения и повышать безопасность», – резюмирует заместитель генерального директора по науке Концерна «Автоматика» Госкорпорации Ростех, специалист в области информационной безопасности Евгений Жданов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Ростех статей30Ростех — российская государственная корпорация, созданная в конце 2007 года для содействия в разработке, производстве и экспорте высокотехнологичной промышленной продукции гражданского и военного назначения. В её составе более 700 организаций, из которых сформировано 14 холдинговых компаний. 11 из них — в оборонно-промышленном комплексе, 3 — в гражданских отраслях промышленности, а также более 80 организаций прямого управления.Показать большеЗакладка Скопировать ссылку Email Печать Twitter VK Facebook Telegram Ростех
Наука # Дэвид Кан # Защита информации # криптография # подделка # Ростех Электрохимия на службе у фотоники: как углеродные нанотрубки управляют лазерными импульсами10.10.2019

Предыдущая статья

Биофизики из МФТИ исследовали работу лекарств против астмы на молекулярном уровне10.10.2019Следующая статья

Возможности и сферы применения

Изначально криптография использовалась правительством для безопасного хранения или передачи документов. Современные же асимметричные алгоритмы шифрования получили более широкое применение в сфере IT-безопасности, а симметричные методы сейчас применяются преимущественно для предотвращения несанкционированного доступа к информации во время хранения.

В частности криптографические методы применяются для:

• безопасного хранения информации коммерческими и частными лицами;
• реализации систем цифровой электронной подписи;
• подтверждения подлинности сертификатов;
• защищенной передачи данных онлайн по открытым каналам связи.

Асимметричные алгоритмы

Ассиметричные системы также называют криптосистемами с открытым ключом. Это такой способ шифрования данных, при котором открытый ключ передается по открытому каналу (не скрывается) и используется для проверки электронной подписи и для шифрования данных. Для дешифровки же и создания электронной подписи используется второй ключ, секретный.

Само устройство асимметричных криптосистем использует идею односторонних функций ƒ(х), в которых несложно найти х, зная значение самой функции но почти невозможно найти саму ƒ(х), зная только значение х. Примером такой функции может служить телефонный справочник большого города, в котором легко найти номер человека, зная его фамилию и инициалы, но крайне сложно, зная номер, вычислить владельца.

Принцип работы асимметричных систем

Допустим, имеются два абонента: А и В, и абонент В хочет отправить шифрованное сообщение абоненту А. Он зашифровывает сообщение с помощью открытого ключа и передает его уже зашифрованным по открытому каналу связи. Получив сообщение, абонент А подвергает его расшифрованию с помощью секретного ключа и читает.

Схема работы в асимметричной сети

Здесь необходимо сделать уточнение. При получении сообщения абонент А должен аутентифицировать свою личность перед абонентом В для того, чтобы недоброжелатель не смог выдать себя за абонента А и подменить его открытый ключ своим.

Примеры асимметричных шрифтов

• RSA (Rivest-Shamir-Adleman, Ривест — Шамир — Адлеман)
• DSA (Digital Signature Algorithm)
• Elgamal (Шифросистема Эль-Гамаля)
• Diffie-Hellman (Обмен ключами Диффи — Хелмана)
• ECC (Elliptic Curve Cryptography, криптография эллиптической кривой)
• ГОСТ Р 34.10-2001
• Rabin
• Luc
• McEliece