Криптография – Arc.Ask3.Ru

Оглавление1 Криптография1.1 Определение и история криптографии1.2 Основные концепции и применения1.3 История и развитие1.4 Юридические аспекты1.5 Терминология и типы криптосистем1.6 Симметричные […]

Оглавление

Криптография

  • Определение и история криптографии

    • Криптография — это практика и изучение методов безопасного общения.  
    • Включает разработку и анализ протоколов для предотвращения чтения сообщений третьими лицами.  
    • Современная криптография основана на математике, компьютерных науках и других дисциплинах.  
  • Основные концепции и применения

    • Конфиденциальность данных, целостность, аутентификация и отказ от использования — ключевые концепции.  
    • Практические применения включают электронную коммерцию, платежные карты, цифровые валюты и военную связь.  
  • История и развитие

    • До современной эры криптография была синонимом шифрования.  
    • Современные методы стали сложнее и разнообразнее с развитием технологий.  
    • Криптографические алгоритмы разрабатываются с учетом вычислительной надежности.  
  • Юридические аспекты

    • Криптография может использоваться для шпионажа и подстрекательства к мятежу.  
    • Правительства многих стран ограничивают или запрещают её использование и экспорт.  
    • В некоторых юрисдикциях следователи могут требовать раскрытия ключей шифрования.  
  • Терминология и типы криптосистем

    • Термин “криптограф” появился в 19 веке.  
    • Шифр — это пара алгоритмов для шифрования и дешифрования.  
    • Ключи важны для безопасности, так как без них шифры легко взламываются.  
    • Существуют симметричные и асимметричные криптосистемы.  
  • Симметричные и асимметричные системы

    • Симметричные системы используют один и тот же ключ для шифрования и дешифрования.  
    • Асимметричные системы используют открытый ключ для шифрования и закрытый ключ для дешифрования.  
    • Примеры асимметричных систем: RSA, ECC, постквантовая криптография.  
  • Криптоанализ и криптолингвистика

    • Криптоанализ изучает методы получения значения зашифрованной информации без ключа.  
    • Криптолингвистика изучает характеристики языков, используемые в криптографии.  
    • Криптолингвистика широко используется в военной разведке.  
  • История криптографии

    • До современной эры криптография была сосредоточена на шифровании сообщений.  
    • Шифрование использовалось для обеспечения секретности при общении.  
  • Классическая криптография

    • Основные типы шифров: транспозиционные и шифры замещения.  
    • Ранние примеры: шифр Цезаря, атбаш, египетские шифры.  
    • Греки и римляне также использовали шифры.  
  • Стеганография

    • Стеганография — сокрытие факта существования сообщения.  
    • Примеры: татуировка на голове раба, музыкальный шифр.  
  • Арабская криптография

    • Аль-Халиль и Аль-Кинди внесли значительный вклад в криптографию.  
    • Аль-Кинди описал первое применение частотного криптоанализа.  
  • Полиалфавитные шифры

    • Леон Баттиста Альберти разработал полиалфавитный шифр.  
    • Шифр Виженера использовал ключевое слово для замены букв.  
  • Криптоанализ и безопасность

    • Частотный анализ был мощным методом взлома шифров.  
    • В 19 веке было признано, что секретность алгоритма не гарантирует безопасность.  
    • Принцип Керкхоффа и максима Шеннона сформулировали важность безопасности ключа.  
  • Механические устройства и компьютеры

    • В начале 20 века были изобретены механические устройства для шифрования.  
    • В Блетчли-парке разработали Colossus для взлома немецких шифров.  
  • Современная криптография

    • В 1970-х годах начались обширные академические исследования в криптографии.  
    • DES, Диффи-Хеллман и RSA стали важными алгоритмами.  
    • Современные криптосистемы связаны с абстрактной математикой.  
  • Доказательства безопасности

    • Существует мало криптосистем с безусловной безопасностью.  
    • RSA и некоторые другие системы доказали свою безопасность при определенных допущениях.  
  • Проблема дискретного логарифмирования

    • Основана на предположении, что некоторые криптосистемы безопасны  
    • Существуют менее практичные системы, доказуемо безопасные  
  • История криптографии

    • Клод Шеннон заложил основы современной криптографии  
    • Его статьи 1948 и 1949 годов обеспечили математическую основу  
  • Современная криптография

    • Использует математические дисциплины, включая теорию информации и сложность вычислений  
    • Криптография стала отраслью инженерии, занимающейся активным противодействием  
  • Криптография с симметричным ключом

    • Использует один и тот же ключ для шифрования и дешифрования  
    • Включает блочные и потоковые шифры  
    • Примеры: DES, AES, RC4  
  • Криптографические хэш-функции

    • Принимают сообщение и выводят короткий хэш фиксированной длины  
    • Используются для проверки подлинности данных  
    • Примеры: MD4, MD5, SHA-0, SHA-1, SHA-2, SHA-3  
  • Криптография с открытым ключом

    • Использует два разных ключа: открытый и закрытый  
    • Открытый ключ может свободно распространяться, закрытый ключ остается секретным  
    • Примеры: Диффи-Хеллман, RSA, Крамера-Шоупа, Эльгамаля, эллиптическая кривая  
  • Будущие изменения

    • Постоянное повышение вычислительной мощности требует увеличения длины ключа  
    • Квантовые вычисления могут повлиять на криптографию  
    • Необходимость превентивной осторожности  
  • История криптографии с открытым ключом

    • В 1973 году Клиффорд Кокс изобрел решение, похожее на RSA.  
    • В 1974 году Малкольм Дж. Уильямсон разработал систему обмена ключами Диффи–Хеллмана.  
  • Цифровая подпись

    • Цифровая подпись напоминает обычную подпись, но труднее подделать.  
    • Цифровые подписи могут быть привязаны к содержимому сообщения.  
    • RSA и DSA — популярные схемы цифровой подписи.  
  • Алгоритмы с открытым ключом

    • Основаны на вычислительной сложности сложных задач, таких как факторизация и дискретное логарифмирование.  
    • Используют модульное умножение и возведение в степень, что требует больших вычислительных затрат.  
    • Часто используются гибридные криптосистемы с быстрым шифрованием и медленным открытым ключом.  
  • Криптографические хэш-функции

    • Функции, принимающие входные данные переменной длины и возвращающие выходные данные фиксированной длины.  
    • Используются для проверки подлинности данных и повышения безопасности.  
    • MD4 и MD5 устарели, SHA-0 и SHA-1 уязвимы, SHA-2 уязвим для коллизий.  
    • SHA-3 — новый стандарт, выбранный в 2012 году.  
  • Криптоанализ

    • Цель — найти слабости в криптографической схеме.  
    • Одноразовый шифр pad не поддается взлому при определенных условиях.  
    • Большинство шифров могут быть взломаны методом перебора, но усилия зависят от размера ключа.  
    • Одноразовая клавиатура остается теоретически неразрушимым шифром.  
  • Атаки на криптосистемы

    • Атаки классифицируются по доступу злоумышленника к данным.  
    • Криптоанализ шифров с симметричным ключом включает атаки на блочные и потоковые шифры.  
    • Алгоритмы с открытым ключом основаны на сложности факторизации и дискретного логарифмирования.  
    • Атаки по побочным каналам используют информацию о времени шифрования и структуре сообщений.  
  • Криптографические примитивы и системы

    • Криптографические примитивы обеспечивают базовые свойства для разработки криптосистем.  
    • Примеры примитивов: псевдослучайные функции, односторонние функции.  
    • Криптосистемы используют один или несколько примитивов для обеспечения безопасности.  
  • Криптосистемы и их функциональность

    • Криптосистемы обеспечивают функциональность и безопасность, используя базовые криптографические примитивы.  
    • Сложные криптосистемы могут быть получены из комбинации примитивов.  
    • Криптосистемы часто предполагают обмен данными между сторонами.  
  • Примеры криптосистем

    • RSA, подпись Шнорра, шифрование ElGamal, PGP.  
    • Системы электронных денежных средств, шифрования подписей.  
    • Интерактивные системы проверки, системы для обмена секретами.  
  • Облегченная криптография

    • Разработана для строго ограниченной среды, например, Интернета вещей.  
    • Примеры алгоритмов: PRESENT, AES, SPECK.  
  • Приложения криптографии

    • Защита пользовательских данных и предотвращение подслушивания.  
    • Шифрование с закрытым ключом для защиты передаваемой информации.  
    • Шифрование с открытым ключом для сохранения секретности без главного ключа.  
  • Кибербезопасность

    • Шифрование сообщений для защиты от перехвата.  
    • Шифрование веб-сайтов и электронной почты.  
    • Шифрование операционных систем для защиты паролей и обновлений.  
  • Криптовалюты и криптоэкономика

    • Криптографические методы используются в криптовалютных технологиях.  
    • Ключевые методы: криптографические ключи, асимметричное шифрование, многофакторная аутентификация.  
  • Юридические вопросы

    • Криптография вызывает споры из-за сбора разведывательных данных и защиты частной жизни.  
    • В некоторых странах использование криптографии ограничено или запрещено.  
    • В США экспорт криптографии регулируется, но смягчение ограничений произошло в 2000 году.  
  • Участие АНБ

    • АНБ участвовало в разработке DES и Clipper.  
    • DES был разработан с учетом дифференциального криптоанализа, известного АНБ.  
    • Clipper критиковали за его уязвимости и секретность.  
  • История и критика Skipjack

    • Алгоритм шифрования Skipjack был засекречен в 1998 году.  
    • АНБ вызвало опасения, что сделало его слабым для разведки.  
    • Инициатива подверглась критике за нарушение принципа Керкхоффса.  
  • Управление цифровыми правами

    • Криптография играет ключевую роль в управлении цифровыми правами (DRM).  
    • В 1998 году в США был принят Закон об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA).  
    • DMCA криминализирует использование криптоаналитических методов для обхода DRM.  
  • Влияние DMCA на исследователей

    • Нильс Фергюсон и Брюс Шнайер выразили опасения по поводу DMCA.  
    • Алан Кокс и Эдвард Фелтен столкнулись с проблемами из-за DMCA.  
    • Дмитрий Скляров был арестован за нарушение DMCA.  
  • Принудительное раскрытие ключей шифрования

    • В Великобритании полиция может принуждать к расшифровке файлов.  
    • В США и других странах существуют аналогичные законы.  
    • В 2012 году суд постановил, что ответчик должен предоставить незашифрованный жесткий диск.  
  • Противодействие принудительному раскрытию

    • Некоторые криптографические программы поддерживают правдоподобное отрицание.  
    • Споры между ФБР и Apple касаются способности судов требовать помощи в разблокировке мобильных телефонов.  
  • Дополнительные ресурсы

    • CrypTool — программа для обучения криптографии.  
    • Книги и статьи по криптографии и криптоанализу.  
    • Курсы и ресурсы по криптографии в различных учебных заведениях.  

Полный текст статьи:

Криптография – Arc.Ask3.Ru

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх