Информатика: конспект лекций.

10.4. Криптографический метод защиты информации.

Наиболее эффективным средством повышения безопасности является криптографическое преобразование. Для того чтобы повысить безопасность, осуществляется одно из следующих действий:

1) передача данных в компьютерных сетях;

2) передача данных, которые хранятся в удаленных устройствах памяти;

3) передача информации при обмене между удаленными объектами.

Защита информации методом криптографического преобразования состоит в приведении ее к неявному виду через преобразование составных частей информации (букв, цифр, слогов, слов) с применением специальных алгоритмов либо аппаратных средств и кодов ключей. Ключ является изменяемой частью криптографической системы, хранящейся в тайне и определяющей, какое шифрующее преобразование из возможных выполняется в данном случае.

Для изменения (шифрования) используется некоторый алгоритм или устройство, реализующее заданный алгоритм. Алгоритмы могут быть известны широкому кругу лиц. Управление процессом шифрования происходит с помощью периодически меняющегося кода ключа, который обеспечивает каждый раз оригинальное представление информации в случае применения одного и того же алгоритма или устройства. При известном ключе можно относительно быстро, просто и надежно расшифровать текст. Без знания ключа эта процедура может стать практически невыполнимой даже при использовании компьютера.

К методам криптографического преобразования предъявляются следующие необходимые требования:

1) он должен быть достаточно устойчивым к попыткам раскрытия исходного текста с помощью использования зашифрованного;

2) обмен ключа не должен быть тяжел для запоминания;

3) затраты на защитные преобразования следует сделать приемлемыми при заданном уровне сохранности информации;

4) ошибки в шифровании не должны вызывать явную потерю информации;

5) размеры зашифрованного текста не должны превышать размеры исходного текста.

Методы, предназначенные для защитных преобразований, подразделяют на четыре основные группы: перестановки, замены (подстановки), аддитивные и комбинированные методы.

Методы перестановки и замены (подстановки) характеризуются коротким ключей, а надежность защиты определяется сложностью алгоритмов преобразования. Для аддитивных методов, наоборот, свойственны простые алгоритмы и длинные ключи. Комбинированные методы являются более надежными. Они чаще всего сочетают в себе достоинства используемых компонентов.

Упомянутые четыре метода криптографического преобразования относятся к методам симметричного шифрования. Один ключ используется и для шифрования, и для дешифрования.

Основными методами криптографического преобразования являются методы перестановки и замены. Основа метода перестановки состоит в разбиении исходного текста на блоки, а затем в записи этих блоков и чтении шифрованного текста по разным путям геометрической фигуры.

Шифрование методом замены заключается в том, что символы исходного текста (блока), записанные в одном алфавите, заменяются символами другого алфавита в соответствии с используемым ключом преобразования.

Комбинация этих методов привела к образованию метода производного шифра, который обладает сильными криптографическими возможностями. Алгоритм метода реализуется как аппаратно, так и программно, но рассчитан на реализацию с помощью электронных устройств специального назначения, что позволяет достичь высокой производительности и упрощенной организации обработки информации. Налаженное в некоторых странах Запада промышленное производство аппаратуры для криптографического шифрования позволяет резко увеличить уровень безопасности коммерческой информации при ее хранении и электронном обмене в компьютерных системах.