Исследование способов преобразования данных в целях скрытия от посторонних лиц с помощью алгоритмов шифрования

Алгоритм шифрования - это определенный набор правил, с помощью которого отправитель преобразует публичные (открытые) данные в секретные (закрытые) данные (а так же наоборот) и передает получателю.

Данный алгоритм применяется, если нужно, чтобы данный тест не был известен посторонним лицам (злоумышленникам). Текст, полученный после преобразования алгоритмом шифрования, будет казаться неосмысленным набором символов, и прочесть его сможет только тот, кто знает правила, с помощью которых был зашифрован данный текст.

Существует два обобщенных класса алгоритма шифрования: симметричный и ассиметричный (криптографическая система с открытым ключом).

В симметричном алгоритме применяется только один ключ для шифрования и расшифровывания.

В ассиметричном алгоритме применяются два ключа – открытый и закрытый. Открытым ключом зашифровывается исходное сообщение, и данный ключ передается по незащищенному (открытому для наблюдения) каналу. Получатель с помощью данного ключа может проверить подлинность электронной подписи, которая подтверждает личность отправителя. Электронная подпись генерируется секретным ключом, который необходим для расшифровки полученного сообщения. Данный ключ должен быть известен только отправителю и получателю.

I Исходный текст Электронная подпись Открытый ключ Зашифрованный текст

I ® 4' Л ^© Ч |

Зашифровывается Зашифровывается Передается по      Расшифровывается Расшифровывается открытым ключом секретным ключом открытому каналу скрытым ключом открытым ключом Отправитель                                                                                                           Получатель

Рис. 1. Схема ассиметричного шифрования

Более подробно рассмотрим симметричный криптографический алгоритм. Он бывает:

• 1.    Потоковый (шифрование открытого текста побитно) – каждый бит исходной информации зашифровывается с помощью процедуры гаммирования. Гаммирование – наложение на открытые данные гаммы (случайной или псевдослучайной последовательности единиц и нулей) по определенному правилу (обычно используется логическая операция «исключающее ИЛИ»).

• 2.    Блочный (шифрование данных поблочно) – произвольный блок открытого текста (обычно используют блоки размером 64 бита) является

логической единицей шифрования. Исходный текст разбивают на равные блоки, затем осуществляют их преобразование с использованием ключа.

Единственная разница между блочным и потоковым шифром – это величина обрабатываемой информации.

Блочный шифр бывает двух основных видов:

• 1.     Шифры замены – осуществляют замену элементов открытых

данных по определенным правилам.

Шифры замены делятся на группы:

• •    Моноалфавитные – заменяется буква открытых данных на заранее определенную букву. Например, шифр Цезаря – каждая буква заменяется другой буквой, которая стоит от неё дальше в латинском алфавите на определенное число позиций.

• •    Полиалфавитные – последовательно заменяется символ открытых данных при каждом его появлении на различные символы из некоторого набора. Например, шифр Виженера состоит из последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига. Для зашифровывания может использоваться таблица алфавитов, называемая квадрат (таблица) Виженера. Применительно к латинскому алфавиту таблица Виженера составляется из строк по 26 символов, причём каждая следующая строка сдвигается на несколько позиций. Таким образом, в таблице получается 26 различных шифров Цезаря. На каждом этапе шифрования используются различные алфавиты, выбираемые в зависимости от символа ключевого слова.

• 2.     Шифры перестановки – осуществляют перестановку элементов

открытых данных (бит, букв) в некотором новом порядке.

Данный шифр бывает нескольких видов:

• •    Простой перестановки – исходный текст записывает в таблицу по столбцам, затем путем считывания текста по строкам получается зашифрованный текст. В данном методе ключ обозначает размер таблицы.

• •    Одиночная перестановка по ключу – отличается от шифра простой перестановки тем, что расположение колонок таблицы переставляют по ключевому слову, либо набору чисел длиной в количество столбцов таблицы.

• •    Двойной перестановки – повторно зашифровывают сообщение с помощью новой таблицы. В новой таблице можно переставлять не столбцы, а строки, также таблицу можно заполнять другим способом.

• •    Поворотной решетки – шифрование происходит с помощью трафарета из прямоугольного листа клетчатой бумаги, в котором вырезанные определенные клетки. Данный трафарет покрывает чистый лист и в вырезанные клетки вписывается исходный текст (по строкам, слева направо), потом трафарет переворачивают и продолжают вносить текст. После внесения всего текста свободные места на листе можно заполнить произвольными символами.

Асимметричный криптографический алгоритм:

• •    Диффи-Хеллман DH (Diffie, Hellman);

• •    Райвест-Шамир-Адлeман RSA (Rivest, Shamir, Adleman);

• •    Эль-Гамаль ElGamal.