62372 (Защита информации в сетях связи с гарантированным качеством обслуживания), страница 3

Таким образом, криптосистемы с открытым ключом характеризуются тем, что при шифровании и дешифровании используют два ключа, один из которых остается в личном пользовании (секретный), а второй открыт для всех пользователей.

Из вышеизложенного следует, что криптосистемы с открытым ключом должны удовлетворять следующим условиям:

1. для пользователя процесс генерирования открытого и личного ключей не должен вызывать вычислительных трудностей;

1. для пользователя, отправляющего сообщение, процесс шифрования с помощью открытого ключа не должен вызывать вычислительных трудностей;

2. процесс дешифрования, полученного шифрованного сообщения, с помощью личного ключа не должен вызывать вычислительных трудностей;

3. для противника должны быть значительные вычислительные трудности восстановления личного ключа из имеющего открытого ключа;

4. для противника должны быть значительные вычислительные трудности восстановления оригинального сообщения из имеющегося открытого ключа и шифрованного сообщения.

Таким образом, практическая реализация перечисленных условий сводятся к нахождению односторонней функции со следующими свойствами:

• - вычисляется легко, если известны K_О и X;

• - вычисляется легко, если известны K_С и Y;

• - практически не поддается вычислению, если Y известно, а K_С – нет.

С подробным описанием различных систем криптографии можно познакомиться в [7].

2.3 Распределение открытых ключей

На сегодняшний день известны следующие методы распределения открытых ключей [7]:

• индивидуальное публичное объявление открытых ключей пользователями;

• использование публично доступного каталога открытых ключей;

• участие авторитетного источника открытых ключей;

• сертификаты открытых ключей.

Рассмотрим каждый из перечисленных методов.

При индивидуальном публичном объявлении открытых ключей любая сторона, участвующая в обмене сообщениями (X), может предоставить свой открытый ключ (K_О) любой другой стороне. Недостатком данного подхода является невозможность обеспечить аутентификацию отправителя открытого ключа (K_О). То есть, при данном подходе у нарушителя появляется возможность фальсификации пользователей (рисунок 1. 3 г)).

Использование публично доступного каталога открытых ключей позволяет добиться более высокой степени защиты информации и пользователей сети. В данном случае за ведение и распространение публичного каталога должна отвечать надежная организация (уполномоченный объект) (рисунок 2.6). При этом должны соблюдаться следующие правила.

1. Пользователи должны регистрировать свои открытые ключи в публичном каталоге, который ведет уполномоченный объект.

2. Регистрация должна проходить либо по заранее защищенным каналам связи, либо при личной (физической) явке пользователей на уполномоченный объект.

3. Уполномоченный объект должен периодически публиковать каталог открытых ключей. Например, в виде печатной продукции (книга, газета и тому подобное) либо в электронной версии (размещение на собственном сервере).

Недостатком данного подхода является следующее. Если нарушителю удастся изменить записи, хранящиеся в каталоге открытых ключей, то он сможет авторитетно выдавать фальсифицированные открытые ключи и, следовательно, выступать от имени любого из участников обмена данными и читать сообщения, предназначенные любому пользователю.

Участие авторитетного источника открытых ключей представлено на рисунке 2.7. Обязательным условием данного варианта распределения открытых ключей пользователей является условие, что авторитетный источник открытых ключей имеет свой секретный ключ, и каждый пользователь знает его открытый ключ. При этом выполняется следующий порядок действий (номера, проставленные у стрелочек, совпадают с последовательностью действий участников обмена сообщениями):

1. Пользователь 1 посылает запрос авторитетному источнику открытых ключей о текущем значении открытого ключа пользователя 2. При этом указывается дата и время запроса (д. вр.).

2. Авторитетный источник, используя свой секретный ключ , шифрует и передает сообщение пользователю 1 , в котором содержится следующая информация:

• - открытый ключ пользователя 2;

• д. вр. - дата и время отправки сообщения.

1. Пользователь 1, используя , шифрует и передает пользователю 2 шифрованное сообщение , содержащее:

• ID₁ – идентификатор отправителя (пользователь 1);

• N₁ - уникальную метку данного сообщения.

4, 5. Пользователь 2, получив шифрованное сообщение , дешифрирует его с помощью своего секретного ключа и в соответствии с идентификатором ID₁, аналогично с пунктами 1 и 2 выше перечисленных действий получает от авторитетного источника открытый ключ пользователя 1 .

1. Пользователь 2, используя , посылает пользователю 1 шифрованное сообщение , где N₂ - уникальная метка данного сообщения.

2. Пользователь 1 шифрует с помощью открытого ключа сообщение Y, предназначенное пользователю 1 и передает .

Приведенный вариант распределения открытых ключей имеет некоторые недостатки:

• каждый раз, когда пользователь намерен передать информацию новому адресату, то он должен обращаться к авторитетному источнику с целью получения открытого ключа;

• каталог имен и открытых ключей, поддерживаемый авторитетным источником, является привлекательным местом для нарушителя передачи информации пользователей.

На рисунке 2.8 представлен сценарий распределения открытых ключей с применением сертификатов открытых ключей. Обязательным условием данного варианта распределения открытых ключей пользователей является условие, что авторитетный источник сертификатов имеет свой секретный ключ , и каждый пользователь знает его открытый ключ . При этом выполняется следующий порядок действий (номера, проставленные у стрелочек, совпадают с последовательностью действий участников обмена сообщениями):

1. Пользователь 1 генерирует пару ключей (соответственно, открытый и секретный) и по защищенному каналу связи обращается к авторитетному источнику сертификатов с целью получения сертификата.

2. Авторитетный источник шифрует с помощью своего секретного ключа сертификат и выдает его пользователю 1. Сертификат содержит:

• - открытый ключ пользователя 1 (данный ключ пользователь 1 сам сгенерировал и передал авторитетному источнику для сертификации);

• ID_П1 - идентификатор пользователя 1;

• T_П1 - срок действия сертификата пользователя.

1. Пользователь 1 пересылает свой сертификат , полученный от авторитетного источника, пользователю 2. Последний, зная открытый ключ авторитетного источника сертификатов , имеет возможность прочитать и удостовериться, что полученное сообщение является сертификатом .

2. 4, 5, 6. Пользователь 2 выполняет аналогичные действия, которые были выполнены пользователем 1 в пунктах 1, 2 и 3. То есть получает от авторитетного источника сертификат . Пересылает его пользователю 1. Последний, зная открытый ключ авторитетного источника сертификатов , имеет возможность прочитать и удостовериться, что полученное сообщение является сертификатом

.

В результате перечисленных действий пользователи обменялись открытыми ключами и готовы к передаче и приему пользовательских сообщений.

2.4 Применение криптосистемы с открытым ключом для распределения секретных ключей

На сегодняшний день существует несколько подходов применения криптосистемы с открытым ключом для распределения секретных ключей [7]. Рассмотрим некоторые из них.

Простое распределение секретных ключей состоит в выполнении следующих действий:

1. Пользователь 1 генерирует пару ключей , соответственно, открытый и секретный.

2. Пользователь 1 передает пользователю 2 сообщение , где – идентификатор пользователя 1.

3. Пользователь 2, получив сообщение от пользователя 1, так же генерирует свою пару ключей .

4. Пользователь 2, используя открытый ключ пользователя 1, шифрует и передает сообщение пользователю 1.

5. Пользователь 1 уничтожает свой секретный ключ , а пользователь 2 уничтожает открытый ключ пользователя 1 .

Таким образом, оба пользователя имеют сеансовый (секретный) ключ и могут использовать его для передачи информации, защищенной традиционным шифрованием. По окончании сеанса передачи информации ключ уничтожается. Однако данный подход уязвим для активных нарушений. Действительно, если нарушитель имеет возможность внедрения в соединение между пользователями, то, выполняя следующие действия (рисунок 2.9), он будет иметь возможность знать секретный (сеансовый) ключ.

1. Пользователь 1 генерирует пару ключей и передает пользователю 2 сообщение .

2. Нарушитель перехватывает сообщение , создает собственную пару ключей и передает пользователю 2 сообщение .

3. Пользователь 2, получив сообщение , генерирует свою пару ключей , шифрует (используя открытый ключ нарушителя ) и передает сообщение пользователю 1.

4. Нарушитель перехватывает сообщение , дешифрирует его , определяет сеансовый ключ и передает пользователю 2 сообщение .

В результате оба пользователя имеют сеансовый ключ , однако не будут подозревать, что он тоже известен и нарушителю.

Сценарий распределения секретных ключей с обеспечением конфиденциальности и аутентичности изображен на рисунке 2.10 и состоит в выполнении следующих действий.

1. Пользователи генерируют пары ключей, соответственно , , и обмениваются между собой открытыми ключами и .

2. Пользователь 1, используя , передает пользователю 2 сообщение , содержащее: свой идентификатор - ID_П1; - уникальная метка данного сообщения.

3. Пользователь 2, используя , передает пользователю 1 сообщение , содержащее и - уникальные метки данного сообщения. Наличие метки убеждает пользователя 1 в том, что только пользователь 2 мог дешифрировать сообщение .

4. Пользователь 1, используя , передает пользователю 2 сообщение , содержащее уникальную метку . Данное сообщение выполняет функцию подтверждения для пользователя 2, что его респондентом является пользователь 1.

5. Пользователь 1 генерирует секретный (сеансовый) ключ , который дважды шифруется с использованием: своего секретного ключа и открытого ключа пользователя 2 . После выполнения процедуры шифрования сообщение передается пользователю 2. Последний, имея открытый ключ пользователя 1 и свой секретный ключ, дешифрирует полученное сообщение.

В результате перечисленных действия оба пользователя имеют секретный (сеансовый) ключ .