2609

1. Методы и средства криптографической защиты информации

2. Методы и средства криптографической защиты информации

• Форма контроля Зачёт
• Общая трудоемкость дисциплины
составляет 4 зачетные единицы, 144 часа

3. Методы и средства криптографической защиты информации

Формируемые компетенции обучающегося
• Способен применять средства
криптографической и технической защиты
информации для решения задач
профессиональной деятельности

4. Методы и средства криптографической защиты информации

Планируемые результаты
• Знает основные криптографические
методы, алгоритмы, протоколы,
используемые для защиты информации;
особенности применения средств защиты
информации для решения задач
профессиональной деятельности

5. Методы и средства криптографической защиты информации

Планируемые результаты
• Умеет анализировать программные модели
средств криптографической защиты
информации профессиональной
деятельности

6. Методы и средства криптографической защиты информации

Планируемые результаты
• Владеет навыками применения различных
криптографических средств защиты
информации и средств защиты для решения
задач профессиональной деятельности.

7. Методы и средства криптографической защиты информации

Тема 1
• Основы криптографической защиты
информации.

8. Методы и средства криптографической защиты информации

Тема 1 Содержание:
• Место криптографической защиты
информации в обеспечении
информационной безопасности
• Основные понятия криптографической
защиты информации
• Основы криптографических методов
защиты информации

9. Методы и средства криптографической защиты информации

Тема 2
• Симметричные и асимметричные
криптосистемы, средства их реализации

10. Методы и средства криптографической защиты информации

Тема 2 Содержание:
• Симметричные блочные шифры
• Поточные шифры
• Концепция криптосистем с открытыми
ключами и ее реализация на базе
модулярной арифметики и эллиптических
кривых
• Нормативно-правовые акты
криптографической защиты информации

11. Методы и средства криптографической защиты информации

Тема 3
• Криптографические протоколы, хешфункции, электронные подписи средства их
реализации

12. Методы и средства криптографической защиты информации

Тема 3 Содержание:
• Криптографические протоколы
• Хеш-функции и электронные подписи

13. Методы и средства криптографической защиты информации

Пример вопросов к зачету:
• Какой шифр называется блочным?
• Какова длина секретного ключа в шифре
DES? Сколько раундов шифрования
выполняется в DES?
• Какова длина секретного ключа в шифре
ГОСТ? Сколько основных шагов
шифрования выполняется в ГОСТ?

14. Методы и средства криптографической защиты информации

Пример вопросов к зачету:
• Какова функция таблицы замены в ГОСТ?
• Какие шифры являются государственными
стандартами шифрования в США и России
в настоящее время?
• Почему шифр RSA называется
асимметричным?
• На чем основана стойкость шифра RSA?

15. Методы и средства криптографической защиты информации

Пример вопросов к зачету:
• Какова функция таблицы замены в ГОСТ?
• Какие шифры являются государственными
стандартами шифрования в США и России
в настоящее время?
• Почему шифр RSA называется
асимметричным?
• На чем основана стойкость шифра RSA?

16. Методы и средства криптографической защиты информации

Пример вопросов к зачету:
• Опишите общую схему ЭП.
• Каково назначение хеш-функции?
• Какими свойствами противодействия
должна обладать криптографическая хешфункция?
• Функции удостоверяющего центра ЭП?

17. Методы и средства криптографической защиты информации

Пример вопросов к зачету:
• Какие сведения заносятся в сертификат
ключа проверки ЭП?
• Поясните принципы встраивания средств
криптографической защиты информации в
телекоммуникационную систему
• Назовите преимущества и недостатки
СКЗИ программной, аппаратной и
программно-аппаратной реализации

18. Методы и средства криптографической защиты информации

Пример вопросов к зачету:
• Алгоритмы шифрования, которые могут
быть использованы в виртуальных частных
сетях на территории РФ
• Укажите преимущества и недостатки
централизованной и децентрализованной
схемы электронной подписи
• Перечислите основные элементы
инфраструктуры открытых ключей

19. Теоретические основы криптографии

Место криптографии среди других наук

20. Теоретические основы криптографии

Место криптографии среди других наук
Криптология (1935) - наука, занимающаяся
исследованиями криптографических
преобразований.
Криптология состоит из двух частей криптография и криптоанализ.

21. Теоретические основы криптографии

Криптография занимается разработкой
методов криптографических преобразований
информации
Криптоанализ (1920) - занимается оценкой
сильных и слабых сторон методов
шифрования, а также разработкой методов,
позволяющих взламывать криптосистемы

22. Основные понятия и определения

Криптография («тайнопись») – наука о
преобразовании информации с целью ее
защиты при хранении, обработке и передаче
по каналам связи, находящимся под
контролем противника, а также о методах
преодоления соответствующих защитных мер
противника

23. Основные понятия и определения

В качестве информации, подлежащей
шифрованию и расшифрованию, а также
электронной подписи будут использоваться
тексты (сообщения), построенные на
некотором алфавите

24. Основные понятия и определения

Алфавит - конечное множество используемых
для кодирования информации знаков.
Текст (сообщение) - упорядоченный набор из
элементов алфавита.

25. Основные понятия и определения

В качестве примеров алфавитов,
используемых в современных ИС можно
привести следующие:
алфавит Z33 - 32 буквы русского алфавита
(исключая «ё») и пробел
алфавит Z256 - символы, входящие в
стандартные коды ASCII и КОИ-8

26. Основные понятия и определения

В качестве примеров алфавитов,
используемых в современных ИС можно
привести следующие:
двоичный алфавит Z2 = {0,1}
восьмеричный Z8 или шестнадцатеричный
Z16 алфавит

27. Основные понятия и определения

Зашифрование - процесс преобразования
открытых данных в зашифрованные при
помощи шифра
Вместо термина «открытые данные» часто
употребляются термины открытый текст
или исходный текст, а вместо
«зашифрованные данные» - шифрованный
текст

28. Основные понятия и определения

Расшифрование - процесс, обратный
зашифрованию, т.е. процесс преобразования
зашифрованных данных в открытые при помощи
шифра.
В некоторых источниках отдельно выделяют
термин дешифрование, подразумевая под этим
восстановление исходного текста на основе
шифрованного без знания ключа, то есть
методами криптоанализа. Будем считать
расшифрование и дешифрование синонимами.

29. Основные понятия и определения

Под шифрованием понимается процесс
зашифрования или расшифрования
Также термин шифрование (в узком смысле)
используется как синоним зашифрования.

30. Основные понятия и определения

Шифр (криптографическая система)
представляет собой совокупность (семейство
Т* ) обратимых преобразований открытых
данных на множество всевозможных
зашифрованных данных, осуществляемых по
определенным правилам с применением
ключей

31. Основные понятия и определения

*Членам этого семейства можно взаимно
однозначно сопоставить число К, называемое
ключом. Преобразование Т определяется
соответствующим алгоритмом и значением
ключа К.
К

32. Основные понятия и определения

Ключ - конкретное секретное состояние
некоторых параметров алгоритма
криптографического преобразования,
обеспечивающее выбор одного
преобразования из совокупности
всевозможных для данного алгоритма
преобразования

33. Основные понятия и определения

Открытый и закрытый (личный) ключ – пара
ключей, выбираемых таким образом, чтобы
тогда, когда один из них применяется для
зашифрования, второй можно было бы
использовать для расшифрования

34. Основные понятия и определения

Пространство ключей К - набор всех
возможных значений ключа.
Следует отличать понятия ключ и пароль.
Пароль также является секретной
последовательностью знаков алфавита,
однако используется не для шифрования, а
для аутентификации субъектов.

35. Основные понятия и определения

Открытый текст – исходное сообщение или
данные, подаваемые на вход алгоритма
зашифрования.
Шифрованный текст – преобразованное
сообщение или данные, полученные из
открытого текста на выходе алгоритма
зашифрования с помощью соответствующего
ключа.

36. Основные понятия и определения

Алгоритм зашифрования – алгоритм, с
помощью которого с использованием
соответствующего ключа обрабатывается
открытый текст, в результате чего получается
шифрованный текст.

37. Основные понятия и определения

Алгоритм расшифрования – алгоритм, с
помощью которого с использованием
соответствующего ключа обрабатывается
шифрованный текст, чтобы в результате
получился открытый текст.

38. Основные понятия и определения

Термины распределение ключей и управление
ключами относятся к процессам системы
обработки информации, содержанием
которых является выработка и распределение
ключей между пользователями.

39. Основные понятия и определения

Электронная подпись - присоединяемый к
тексту результат его криптографического
преобразования, которое позволяет при
получении текста другим пользователем
проверить авторство и целостность
(подлинность) сообщения.

40. Основные понятия и определения

Шифратор – аппаратное, программноаппаратное или программное средство,
реализующее шифр.
Противник – субъект (или физическое лицо),
не знающий ключа или открытого текста и
стремящийся получить его.

41. Основные понятия и определения

Подлинность – принадлежность сообщения
конкретному автору и неизменность
содержания сообщения.
Имитозащита - защита системы
шифрованной связи от навязывания ложных
данных.

42. Основные понятия и определения

Имитовставка - отрезок информации
фиксированной длины, полученный по
определенному правилу из открытых данных
и ключа и добавленный к зашифрованным
данным для обеспечения имитозащиты.

43. Классификация криптографических методов преобразования информации

44. Основные понятия и определения

Математические методы сжатия информации
– преобразование информации за счет
уменьшения избыточности.
Кодирование информации – процесс
преобразования сигнала из формы, удобной
для непосредственного использования
информации, в форму, удобную для передачи,
хранения или автоматической переработки.

45. Основные понятия и определения

Стеганография - наука о скрытой передаче
информации путём сохранения в тайне
самого факта передачи.
В отличие от криптографии, которая скрывает
содержимое сообщения, стеганография
скрывает само его существование

46. Основные понятия и определения

Пример
В V веке до н.э. тиран Гистией, находясь под
надзором царя Дария в Сузах, захотел послать
секретное сообщение своему зятю
Аристагору в анатолийский город Милет.
Он побрил наголо своего раба и вытатуировал
послание на его голове. Когда волосы снова
отросли, раб отправился в путь.

47. Основные понятия и определения

Еще пример
запись внутри вареного яйца (берут смесь
квасцов, чернил и уксуса, записывают ею то,
что необходимо на скорлупе обычного яйца,
которое потом выдерживают в крепком
рассоле или уксусе, чтобы стравить следы с
его поверхности; яйцо затем варят вкрутую,
причем весь текст оказывается сверху белка
под скорлупой)

48. Историческая справка

Проблема защиты информации путем ее
преобразования, исключающего ее прочтение
посторонним лицом, волновала человеческий ум с
давних времен.
История криптографии - ровесница истории
человеческого языка.
Более того, первоначально письменность сама по себе
была своеобразной криптографической системой, так
как в древних обществах ею владели только
избранные.
Священные книги древнего Египта, древней Индии в
качестве примеров

49. Историческая справка

Историю криптографии условно можно
разделить на 4 этапа:
Наивная криптография. (до начала XVI века)
Формальная криптография. (конец XV века начало XX века )
Научная криптография. (30-е - 60-е годы XX
века)
Компьютерная криптография. (с 70-х годов
XX века)

50. Историческая справка

Для наивной криптографии характерно
использование любых (обычно примитивных)
способов запутывания противника
относительно содержания шифруемых
текстов.
На начальном этапе для защиты информации
использовались методы кодирования и
стеганографии.

51. Историческая справка

этап формальной криптографии
Связан с появлением формализованных и
относительно стойких к ручному
криптоанализу шифров.
В европейских странах это произошло в
эпоху Возрождения, когда развитие науки и
торговли вызвало спрос на надежные
способы защиты информации.

52. Историческая справка

Последним словом на этапе формальной
криптографии, которое обеспечило еще более
высокую криптостойкость, а также позволило
автоматизировать (механизировать) процесс
шифрования стали роторные криптосистемы.

53. Историческая справка

Практическое распространение роторные
машины получили только в начале XX века.
Одной из первых практически используемых
машин, стала немецкая ENIGMA.

54. Историческая справка

Роторные системы - вершина формальной
криптографии, так как относительно просто
реализовывали очень стойкие шифры.
Успешные криптоатаки на роторные системы
стали возможны только с появлением ЭВМ.

55. Историческая справка

научная криптография
Появление криптосистем со строгим
математическим обоснованием
криптостойкости.
К началу 30-х годов окончательно
сформировались разделы математики,
являющиеся научной основой криптологии:
теория вероятностей и математическая
статистика, общая алгебра, теория чисел, начали
активно развиваться теория алгоритмов, теория
информации, кибернетика.

56. Историческая справка

научная криптография
В 60-х годах ведущие криптографические
школы подошли к созданию блочных
шифров, еще более стойких по сравнению с
роторными криптосистемами, однако
допускающие практическую реализацию
только в виде цифровых электронных
устройств.

57. Историческая справка

компьютерная криптография
Обязана своим появлением вычислительных
средств с производительностью, достаточной
для реализации криптосистем, обеспечивающих
при большой скорости шифрования на несколько
порядков более высокую криптостойкость, чем
«ручные» и «механические» шифры.
Первым классом криптосистем, практическое
применение которых стало возможно с
появлением мощных и компактных
вычислительных средств, стали блочные шифры.

58. Историческая справка

компьютерная криптография
В 70-е годы был разработан американский стандарт
шифрования DES (принят в 1978 году).
Один из его авторов Хорст Фейстель (сотрудник IBM),
описал модель блочных шифров, на основе которой
были построены другие, более стойкие симметричные
криптосистемы.
С появлением DES обогатился и криптоанализ, для
атак на алгоритм было создано несколько новых видов
криптоанализа (линейный, дифференциальный и т.д.),
практическая реализация которых возможна только с
применением мощных вычислительных систем.

59. Историческая справка

компьютерная криптография
В середине 70-х годов произошел настоящий
прорыв в современной криптографии появление асимметричных криптосистем,
которые не требовали передачи секретного
ключа между сторонами.

60. Историческая справка

компьютерная криптография
Рон Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман
разработали систему RSA, первую практическую
асимметричную криптосистему, стойкость
которой была основана на проблеме
факторизации больших простых чисел.
Асимметричная криптография открыла сразу
несколько новых прикладных направлений, в
частности: системы электронной подписи и
электронных денег.