- •394026 Воронеж, Московский просп., 14 Введение
- •1.Обзор наиболее распространенных методов "взлома"
- •1.1. Комплексный поиск возможных методов доступа
- •1.2. Терминалы защищенной информационной системы
- •1.3. Получение пароля на основе ошибок администратора и пользователей
- •1.4. Получение пароля на основе ошибок в реализации
- •1.5. Социальная психология и иные способы получения паролей
- •2. Криптография
- •2.1. Классификация криптоалгоритмов
- •2.2. Симметричные криптоалгоритмы
- •2.2.1 Скремблеры
- •2.2.2. Блочные шифры
- •2.2.2.1. Общие сведения о блочных шифрах
- •2.2.2.2. Сеть Фейштеля
- •2.2.2.3. Блочный шифр tea
- •2.2.2.4. Aes : cтандарт блочных шифров сша
- •2.2.2.4.1. Общие сведения о конкурсе aes
- •2.2.2.4.2. Финалист aes – шифр mars
- •2.2.2.4.3. Финалист aes – шифр rc6
- •2.2.2.4.4. Финалист aes – шифр Serpent
- •2.2.2.4.5. Финалист aes – шифр TwoFish
- •2.2.2.4.6. Победитель aes – шифр Rijndael
- •2.3. Симметричные криптосистемы
- •2.3.1. Функции криптосистем
- •2.3.2. Алгоритмы создания цепочек
- •2.3.3. Методы рандомизации сообщений
- •2.3.3.1. Обзор методик рандомизации сообщений
- •2.3.3.2. Генераторы случайных и псевдослучайных последовательностей
- •2.3.4. Архивация
- •2.3.4.1. Общие принципы архивации. Классификация методов
- •2.3.4.2. Алгоритм Хаффмана
- •2.3.4.3. Алгоритм Лемпеля-Зива
- •2.3.5. Хеширование паролей
- •2.3.6. Транспортное кодирование
- •2.4. Асимметричные криптоалгоритмы
- •2.4.1. Общие сведения об асимметричных криптоалгоритмах
- •2.4.2. Алгоритм rsa
- •2.4.3. Технологии цифровых подписей
- •2.4.4. Механизм распространения открытых ключей
- •2.4.5. Обмен ключами по алгоритму Диффи-Хеллмана
- •3. Сетевая безопасность
- •3.1. Атакуемые сетевые компоненты
- •3.1.1. Сервера
- •3.1.2. Рабочие станции
- •3.1.3. Среда передачи информации
- •3.1.4. Узлы коммутации сетей
- •3.2. Уровни сетевых атак согласно модели osi
- •4. По и информационная безопасность
- •4.1. Обзор современного по
- •4.1.1. Операционные системы
- •4.1.2. Прикладные программы
- •4.2. Ошибки, приводящие к возможности атак на информацию
- •4.3. Основные положения по разработке по
- •5. Комплексная система безопасности
- •5.1. Классификация информационных объектов
- •5.1.1. Классификация по требуемой степени безотказности
- •5.1.2. Классификация по уровню конфиденциальности
- •5.1.3. Требования по работе с конфиденциальной информацией
- •5.2. Политика ролей
- •5.3. Создание политики информационной безопасности
- •5.4. Методы обеспечения безотказности
- •Заключение
- •Оглавление
2.3.2. Алгоритмы создания цепочек
Первая задача, с которой мы столкнемся при шифровании данных криптоалгоритмом – это данные с длиной, неравной длине 1 блока криптоалгоритма. Эта ситуация будет иметь место практически всегда.
Первый вопрос: – Что можно сделать, если мы хотим зашифровать 24 байта текста, если используется криптоалгоритм с длиной блока 8 байт? – Последовательно зашифровать три раза по 8 байт и сложить их в выходной файл так, как они лежали в исходном. – А если данных много и некоторые блоки по 8 байт повторяются, это значит, что в выходном файле эти же блоки будут зашифрованы одинаково - это очень плохо.
Второй вопрос : – А что если данных не 24, а 21 байт. Не шифровать последние 5 байт или чем-то заполнять еще 3 байта, – а потом при дешифровании их выкидывать. – Первый вариант вообще никуда не годится, а второй применяется, но чем заполнять ?
Для решения этих проблем и были введены в криптосистемы алгоритмы создания цепочек (англ. chaining modes). Самый простой метод мы уже в принципе описали. Это метод ECB (Electronic Code Book). Шифруемый файл временно разделяется на блоки, равные блокам алгоритма, каждый из них шифруется независимо, а затем из зашифрованных пакетов данных компонуется в той же последовательности файл, который отныне надежно защищен криптоалгоритмом. Название алгоритм получил из-за того, что в силу своей простоты он широко применялся в простых портативных устройствах для шифрования – электронных шифрокнижках. Схема данного метода приведена на рис. 2.16
Рис. 2.16
В том случае, когда длина пересылаемого пакета информации не кратна длине блока криптоалгоритма, возможно расширение последнего (неполного) блока байт до требуемой длины либо с помощью генератора псевдослучайных чисел, что не всегда безопасно в отношении криптостойкости, либо с помощью хеш-суммы передаваемого текста. Второй вариант более предпочтителен, так как хеш-сумма обладает лучшими статистическими показателями, а ее априорная известность стороннему лицу равносильна знанию им всего передаваемого текста.
Указанным выше недостатком этой схемы является то, что при повторе в исходном тексте одинаковых символов в течение более чем 2*N байт (где N – размер блока криптоалгоритма) в выходном файле будут присутствовать одинаковые зашифрованные блоки. Поэтому для более "мощной" защиты больших пакетов информации с помощью блочных шифров применяются несколько обратимых схем "создания цепочек". Все они почти равнозначны по криптостойкости, каждая имеет некоторые преимущества и недостатки, зависящие от вида исходного текста.
Все схемы создания цепочек основаны на идее зависимости результирующего зашифровываемого блока от предыдущих либо от позиции его в исходном файле. Это достигается с помощью блока "памяти" – пакета информации длины, равной длине блока алгоритма. Блок памяти (к нему применяют термин IV – англ. Initial Vector) вычисляется по определенному принципу из всех прошедших шифрование блоков, а затем накладывается с помощью какой-либо обратимой функции (обычно XOR) на обрабатываемый текст на одной из стадий шифрования. В процессе раскодирования на приемной стороне операция создания IV повторяется на основе принятого и расшифрованного текста, вследствие чего алгоритмы создания цепочек полностью обратимы.
Два наиболее распространенных алгоритма создания цепочек – CBC и CFB. Их структура приведена на рис. 2.17 и
рис. 2.18. Метод CBC получил название от английской аббревиатуры Cipher Block Chaining – объединение в цепочку блоков шифра, а метод CFB – от Cipher FeedBack – обратная связь по шифроблоку.
Рис. 2.17
Рис. 2.18
Еще один метод OFB (англ. Output FeedBack – обратная связь по выходу) имеет несколько иную структуру (она изображена на рис. 2.19) : в нем значение, накладываемое на шифруемый блок, не зависит от предыдущих блоков, а только от позиции шифруемого блока (в этом смысле он полностью соответствует скремблерам), и из-за этого он не распространяет помехи на последующие блоки. Очевидно, что все алгоритмы создания цепочек однозначно восстановимы. Практические алгоритмы создания и декодирования цепочек будут разработаны на практическом занятии.
Рис. 2.19
Сравним характеристики методов в виде таблицы.
Метод |
Шифрование блока зависит от |
Искажение одного бита при передаче |
Кодируется ли некратное блоку число байт без дополнения? |
На выход криптосистемы поступает |
ECB |
текущего блока |
портит весь текущий блок |
нет |
выход криптоалгоритма |
CBC |
всех предыдущих блоков |
портит весь текущий и все последующие блоки |
нет |
выход криптоалгоритма |
CFB |
всех предыдущих блоков |
портит один бит текущего блока и все последующие блоки |
да |
XOR маска с исходным текстом |
OFB |
позиции блока в файле |
портит только один бит текущего блока |
да |
XOR маска с исходным текстом |