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
- До 20-го века криптография была связана с лингвистическими моделями
- С развитием компьютеров криптография расширилась, используя математические дисциплины
-
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
- 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 распространяется, закрытый остается секретным
- Примеры: Диффи-Хеллман, RSA, Крамера-Шоупа, Эльгамаля
-
Цифровая подпись
- Используется для подтверждения подлинности данных
- Напоминает обычную подпись, но труднее подделать
-
Цифровые подписи и их роль
- Цифровые подписи привязаны к содержимому сообщения и не могут быть перемещены.
- Используются два алгоритма: для подписи и для проверки.
- RSA и DSA — популярные схемы цифровой подписи.
-
Алгоритмы с открытым ключом
- Основаны на вычислительной сложности сложных задач.
- Примеры: RSA, Diffie–Hellman, DSA.
- Используют модульное умножение и возведение в степень.
-
Криптографические хэш-функции
- Функции, принимающие входные данные переменной длины и возвращающие фиксированные выходные данные.
- Используются для проверки подлинности данных и повышения безопасности.
- Примеры: MD4, MD5, SHA-0, SHA-1, SHA-2, SHA-3.
-
Криптоанализ
- Цель — найти слабости в криптографической схеме.
- Одноразовый шифр pad не поддается взлому при определенных условиях.
- Атаки классифицируются по доступу к данным и возможностям злоумышленника.
-
Криптосистемы и криптографические примитивы
- Криптосистемы используют криптографические примитивы для обеспечения безопасности.
- Примеры криптосистем: шифрование El-Gamal.
- Криптографические примитивы включают псевдослучайные функции и односторонние функции.
-
Различие между примитивами и криптосистемами
- Сложная криптосистема может быть получена из комбинации примитивных криптосистем
- 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
- Примеры: PRESENT, AES, SPECK
-
Приложения криптографии
- Защита пользовательских данных в Интернете
- Шифрование с закрытым ключом для защиты передаваемой информации
- Шифрование с открытым ключом для сохранения секретности без главного ключа
-
Кибербезопасность
- Шифрование сообщений для защиты от подслушивания
- Шифрование веб-сайтов по протоколу HTTPS
- Шифрование электронной почты и сообщений в мессенджерах
-
Криптовалюты и криптоэкономика
- Криптографические методы используются в криптовалютных технологиях
- Ключевые методы: криптографические ключи, хэш-функции, асимметричное шифрование, MFA, E2EE, ZKP
-
Юридические вопросы
- Криптография вызывает интерес у разведывательных органов и сторонников гражданских прав
- Ограничения на использование криптографии в разных странах
- Экспортный контроль и регулирование в США
-
Участие АНБ
- АНБ участвовало в разработке DES и Clipper
- Критика Clipper за засекреченный алгоритм шифрования
-
Критика и нарушения принципа Керкхоффса
- Схема включала специальный ключ условного депонирования, хранимый у правительства.
- Это нарушало принцип Керкхоффса, запрещающий прослушивание телефонных разговоров.
-
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), криминализирующий использование криптоаналитических методов.
- Аналогичные законы были приняты в других странах и регионах.
-
Влияние DMCA на исследователей криптографии
- Нильс Фергюсон и Брюс Шнайер опасаются судебного преследования из-за DMCA.
- Алан Кокс и Эдвард Фелтен также сталкивались с проблемами из-за DMCA.
-
Принудительное раскрытие ключей шифрования
- В Великобритании полиция может принуждать подозреваемых к расшифровке файлов.
- В США и других странах также существуют законы о принудительном раскрытии информации.
-
Споры и противоречия
- В США и других странах правовой статус принудительного раскрытия информации остается неясным.
- Спор между ФБР и Apple касается способности судов требовать помощи в разблокировке мобильных телефонов.
-
Рекомендации и ресурсы
- Приведены ссылки на книги и ресурсы для дальнейшего изучения криптографии.
- Включены ссылки на онлайн-курсы и материалы, связанные с криптографией.