Вы здесь

Криптография негіздері. Құпия кілтті криптография

22 мая 2013 | 6039

Криптография екі бөліктен тұрады: криптография және криптоанализ.
Криптография – бұл заңсыз қолданушылардан қорғау үшін ақпараттарды өндейтін ғылым.

Криптоанализ – бұл шрифтарды шешу және тәжірибеде оны қолдану әдістері туралы ғылым.

Криптографиалық терминдарда шығыс жолдауы ашық мәтінмен аталады. Шифрлеу дегеніміз шығыс мәтінің мазмұнын басқалардан жасыру үшін өзгертуді айтады. Шифромәтін деп шифрленген хабарды айтады. Шифрмәтіннен ашық мәтінді шығару процесін шифрден алып шығу /дешифровка/ дейміз. Көбінесе шифрлау және шифрдан алып тастау процесінде кілт қолданылады, осы кілтті білген адам ғана шифрден мәтінді алып шығарады.

Шифрлау алгоритм негіздері

Криптоалгоритмге қарасты бірнеше классификация схемалары пайдаланады.сондықтан қолданылатын алгоритм бірнеше схемалардан «өтеді».

Барлық криптоалгоритм дардың классификациялар схемасының негіздері мыналар:

  • Қүпиятізім. /Тайнопись/Жіберуші және қабылдаушы хабарламаны өздері ғана өңдей алады. Басқа адамдарға шифрлау алгоритмі белгісіз.
  • Криптография кілтімен. Барлық сыртқы адамдарға алгоритм белгілі, бірақ ол «кілтке» байланысты,ол кілт тек жіберушімен қабылдаушыда ғана бар.
  • Симметриялық криптоалгоритмдар.Хабарламаны шифрлау және шифрдан алып шығару үшінкілт қолданады.
  • Асимметриялық криптоалгоритмдар. Хабарламаны шифрлау үшін «ашық» кілтті қолданады, оны барлығына белгілі, ал шифрдан алып шығу үшін «жабық» кілтті қолданады, ол тек қабылдаушыда ған болады.

Кез келген криптоалгоритм кілтімен біз құпиятізімге айналдыруымызға болады. Ол үшін бағдарламадағы қолданып жүрген кодты өзгерту керек. Қайта ашу мүмкін емес.
Алгоритмдар деректерге байланысты бөлінеді:

  • Орын алмастыру/Перестановочные/. Ақпараттар жиыны /байттар,биттар, және т.б./ өзгермейды, бірақ олардың қатар тәртібі өзгереді, сондықтан басқаларға ақпаратты қолдану мүмкін емес.
  • ауыстыруды тексеру /Подстановочные/. Ақпараттар жиыны өздері өзгереді криптоалгоритм заңы боынша. Көбінесе бастапқы алгоритмдер осы топқа жатады.

ЕСКЕРТУ: Кез келген қайта құру криптографиялар ақпараттың көлемін кеңейтпейді, тек оның түсінігін өзгертеді. Сондықтан, егер шифрлау бағдарламасы шығыс файлдың көлемін кеңейтсе, онда оның негізінде оптимальды емес, дерекілік криптоалгоритм жатуы мүмкін.

Криптоалгоритмдар ақпарат жиынының көлеміне байланысты бөлінеді:

  • Үздіксіз шифрлер /Потоковые шифры/. Кодтау өлшем бірлігі бір бит болады.Кодтау шешімі алғаш үздіксіз кіріске байланысты емес.Бүл схема ақпараттарды жіберу жүйесінде қолданады, яғни кейбір жағдайда ақпарттарды жіберу кезінде ықтиярлы уақытта басталуы және аяқталуы мүмкін не болмаса әлдеқалай тоқтап қалуы мүмкін. Көп қолданатын үздіксіз шифрлер – скремблерлар.
  • Блоктық шифрлер. Кодтау өлшем бірлігі бірнеше байттар тізбегі /қазіргі кезде 4-32/ жатады. Кодтау шешімі осы блоктың барлық негізгі байттар түрінең тұрады.Бұл схема файлдарды кодтау және ақпараттар пакетің жіберу кезінде қолданады.

Шифрлеу/ Шифрдең шешу әдісті шифр (cipher) деп атайды. Кейбір шифрлеу алгоритмдер шифрлау әдісі қүпия болғаның негіздейді. Бірақ қазіргі кезде оның тәжірибелік мағынасы жоқ. Барлық қазіргі уақытта алгоритмдерде шифрлеу және шифрден шешу үшін арнайы кілт қолданады.
Сонымен, кілт қолданатын алгоритмдер екі топқа бөлінеді:

  • симметриялық/алгоритмдар қүпия кілтімен/
  • асимметриялық. /алгоритмдер ашық кілтімен/.

Айырмашылығы, симметриялық алгоритм шифрлау және шифрды шешу үшін бір кілтті қолданады, ал асиметриялық алгоритм әр түрлі кілттерді қолданады және шифрді шешу кілті мен шифрлеу кілті сәйкес келмейді.

Цифрлық қол қою

Кейбір асимметриялық алгоритмдерді цифрлық қол қою генерациясында қолданады. Цифрлық қол қою деп кейбір қүпия кілтті қолданатың генерлирленген мәліметтер тізімін айтады. Цифрлық қол қоюды хабар шынымен жіберуші адамнаң келгенің анықтау үшін пайдаланады.
Құжатта цифрлық қол қоюбылай құрылады: құжаттан дайджест (message digest) генерациялайды және оған қоса ақпарат қосылады, кім құжаттқа қол қойғаны, штамп уақыты, және т.б Шыққан қатар шифрленеді қүпия кілтпен. Осы пайда болған шифрленіп алынған бит қол/подпись/ болып саналады.

Криптографиялық хэш-функциялар

Криптографиялық хэш-функцияларды көбінесе дайджест хабарлау генерациясында цифрлық қол құру кезінде қолданылады.
Хэш-функциялар хабарларды жазып алынған көлемді бірнеше хәш-мәндерге (hash value) бірдей қылып бөліп тастайды.
Криптографиялық хэш-функцияларды көбінесе мәндерін 128 еңдігімен және битпен өндіріледі.

Кездесоқ сандардың криптографиялық генераторлары

Кездесоқ сандардың криптографиялық генераторлары кездесоқ сандардан құрайды, және олар криптографиялық қосымшаларда қолданады., мысалы- кілттерді генерациялау кезінде. Жалған кездесоқтық сандардың криптографиялық генераторы көбінесе кездесоқ ақпаратты құрушы үлкен пул қолданады
Сонымен кездесоқ сандардың криптографиялық дәекті генераторың іске асыру аса қиын емес.

Шифрланған алгоритм

Шешу жұмысы қиын болу үшін жақсы криптографиялық жүйелерді құрады. Оны іске асыру үшін көп күш жұмсау қажет емес, тек ұқыптылық пен базалық білім болу керек. Теориялық, барлық шифрлаңған алгоритм кілтпен қолдануы ашылады барлық кілт мәндерін тандап шығу әдісімен. Егер кілт добалда күш әдісімен тандалса компьютердің керек қуаты экспоненциалды өседі, кілттін ұзындығыда өседі. Кілт ұзыңдығы 32 бит болса ,онда 2" ( 109) қадам. Мұндай есеп кез келген дилентант шығарады және үйдегі компьютерде шығаруға болады. Жүйлер 40-биттық кілтімен 240 қадам қажет . Жүйлер 56-биттық кілтімен кішкене қиыңырақ болады, ол үшін арнайы қымбат аппарат қажет 64 битті кілттерді қазіргі уақытта үлкен мемлекеттерде шеше алады.

Симметриялық алгоритмнің бөлімдері.

Орын алмастыру шифрлер. Алмастыру шифрлері:

  1. моноалфавиттық,
  2. полиалфавиттық - Вижинер шифрі.
  3. DES шифрлері.

Мақсаты: Орын алмастыру шифрлер ережелерімен таныстыру және жұмыста қолдану аясымен таныстыру

Классикалық шифрлер деп электрондық ақпараттық жүйенің алдында қолданған шифрлерді айтады. Қүпия кілтті криптографияны(симметриялық криптоалгоритмдер) шифрлаудың классикалық әдісіне жатқызады.
Орын алмастыру шифрлер.

Ашық мәтіннің символдарын берілген әдіспен шифлеу кезінде кейбір ережелер қолданады.
1 мысал. Ашық мәтін: "ШИФРОВАНИЕ ПЕРЕСТАНОВКОИ". Кілт (орын алмастыру ережесі): тоб 8 әріптен тұрады, реттік нөмірін 1.2.....8 орын алмастыру ретіне 3-8-1-5-2-7-6-4 келтіреміз.

А б в г д е ж з и й к л м н о п
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
р с т у ф х ц ч ш щ ъ
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
ы ь э ю я - . , : ; ! ?
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Шифрмәтін: "ФНШОИАВР_СИЕЕЕРПННТВАОКО".

Өздігімен.Шифрмәтінді шығарып оқыныз:

«РПИКТАГЛООИМТРЫ» орын алмастыру әдісімен. Кілті: 2-4-3-1-5 (ашық мәтін – КРИПТОАЛГОИТМ).

Алмастыру шифрлері

Моноалфавиттық. Орын алмастырудың екітүрін қарастырайық (алмастыру): моноалфавиттық, полиалфавиттық. Енді әрі қарай барлық мысалдарды орыс алфавит әріптерін кодтауда қолданамыз.
1 Кесте

Моноалфавиттық алмастыру кезінде ашық мәтіннің әр бір алфавит әріпі шифрмәтіннің әр бір алфавит әрібіне сәйкес келеді.
2 мысал. Ашық мәтін: "ШИФРОВАНИЕ_ЗАМЕНОЙ".
2 кестеде қойылуы келтірілген.
2 Кесте
Негізгі мәтіннің алфавит А Б В Г Д ...
Шифрмәтіннің алфавиті _ Я Ю Э Ь
Шифрмәтін: "ИШМРТЮ_УШЫАЩ_ФЫУТЧ".
Полиалфавиттік шифр. Вижинер шифрі. Формуламен берілген шифрді:
yi=xi+ki(mod n), Вижинер шифрі дейміз.
Мүнда yi – алфавит символы, xi – ашық мәтіннің символы (алфавит әрібінің нөмірі), ki- i-ая кілттін әрібі, оның ішінде сөз немесе фраза қолданылады, n – қолданылатын алфавит үзындығы.
3 мысал. Ашық мәтін: "ЗАМЕНА".
Кілті: "КЛЮЧ"
3 Кесте
З А М Е Н А
К Л Ю Ч К Л
y1=8+11(mod 33)=19 -> Т
y2=1+12(mod 33)=13 -> М
у3=13+31(mod ЗЗ)=11-> К
y4=6+24(mod 33)=30 -> Э
у5=14+11(mod 33)=25 -> Ш
y6=1+12(mod 33)=13 -> М.

Шифрмәтін: "Т М К Э Ш М".
Өздігінше. Шифрмәтінді шешіп алыныз «Ю Ы Ц Ь А Р Ю». Кілті: «ОКНО» (Ашық мәтін – ПРИНТЕР)

Пайдаланылатын әдебиет: М. Левин «Криптография»

Қысқаша шолу
Пән атауы: Информатика
Көлемі: 5 бет
Жұмыстың түрі: Реферат

Жүктеу үшін авторизация жасаңыз