«Криптология» ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені

6М060200 - «Информатика» мамандығына арналған

Семей

1. 
   Глоссарий
   

2. 
   ДӘРІСТЕР
   

• 
  Криптожүйеге қойылатын талаптар.
  
• 
  Симметриялық криптожүйелер
  
• 
  Ашық кілтті жүйелер
  

Қазіргі есептеуіш машиналарының кеңінен қолданылуы адамның еңбек ету салаларын түгелдей қамтиды. Бұл жағдай баршамызға едәуір жеңілдіктер әкеліп, жаңа есептерді туындатты. Олардың бірі – ақпаратты қорғау. Компьютерлік жүйелерде ақпаратты қорғау бүгін ғылымның ерекше саласы болып табылады. Төмендегідей ақпаратты қорғау әдістері белгілі:

• 
  Жүйе компоненттерінің физикалық қатерсіздігін ұйымдастыру тәсілдері;
  
• 
  Бақылау, есепке алу, қатынауды басқару;
  
• 
  Ақпаратты қорғаудың криптографиялық тәсілдері;
  
• 
  Заңдылық шаралары;
  
• 
  Әкімшілік шаралары.
  

Қазіргі уақытта симметриялық емес деген екі криптографиялық алгоритм бар. М (message) деп ашық хабар мәтінін белгілейік, С (ciphertext) деп шифрланған мәтінді белгілейік. Шифрлау функциясы (encryption) және дешифрлау (decryption) функциялары келесідей:

E_K(M)=CD_K(C)=M

Мұндағы К (key) – кілт, ол жеткілікті үлкен кеңістіктен таңдап алынуы тиіс. Шифрлау сенімділігі түгелдей кілтке байланысты. Шифрлау алгоритмі белгілі деп саналады.

Мысалы Айгүл (А) Болатқа (В) құпия хабар жеткізуі тиіс болсын. Олар алдын ала белгілі бір жабық құпия канал арқылы өзара қолданылатын кілт ауыстыруы қажет. Егер тыс адам бұл құпия кілтке қол жеткізсе, онда ол құпия хабарларды оқып қана қоймай, тіпті Айгүл мен Болатқа жалған хабарларды жіберуі де мүмкін. Алгоритмнің сүлбесі 1 – суретте көрсетілген.


1-сурет. Жабық кілтті криптожүйенің сүлбесі.

Ашық кілтті криптожүйелер шифрлау және дешифрлау үшін әртүрлі кілттерді қолданады. Дешифрлау кілті шифрлау кілтінен есептелініп шағарылмайды. Әрбір қолданушының өзінің ашық және жабық кілтті болады. Ашық кілт барша жұртқа мәлім болады. Сонымен Айгүлдің K_A^private , K_A^publicкілттері бар, Болаттың K_B^private, K_B^publicкілттері бар. Айгүл Болатқа арналған хабарды оның ашық кілтімен (public key) шифрлайды. Болат хабарларды дешифрлау үшін өзіне ғана белгілі жабық кілтін ғана қолданады. (private key). Алгоритмнің сүлбесі 2-суретте көрсетілген. Кейбір криптографиялық алгоритмдерде, мысалы, электрондық қол таңбаны алу үшін, хабарды жабық кілтпен шифрлайды. Шифр мәтінді дешифрлау үшін ашық кілтті қолданады.

1. 
   алгоритмде қолданылатын түрлендірулер механизмі жалпыға белгілі деп саналады;
   
2. 
   алгоритмнің сенімділігі тек қана құпия кілтке байланысты деп саналады.
   

Бүгінгі таңда ақпараттық технологияның жетілуіне байланысты (электрондық ақша, электрондық дауыс беру, цифрлік телекоммуникация) криптографиялық тәсілдермен шығарылатын есептердің саны өсті. Қазіргі криптография келесі есептерді шешу үшін қолданылады:

1. 
   Конфиденциялдық.
   
2. 
   Аутентификация (шынайылықты тексеру). Хабарды алушы хабарды жіберуші көзді анықтай алуы керек. Хабар жіберуші өзінің шынайылығын дәлелдеуі қажет.
   
3. 
   Бүтіндік немесе түгелдік. Хабар алушы қолына түскен мәліметтің жол-жөнекей өзгермегендігіне көз жеткізу керек. Ал қаскүнем шын хабарды жалған хабармен ауыстыра алмауы қажет.
   
4. 
   Авторлықтан тайынбау. Хабарды жіберуші кейіннен жасалған іс-әрекеттерінен тайынбауы қажет.
   
5. 
   Анонимдікті сақтау. Хабар жіберуші немесе алушы кейбір мәліметті жасыра алатындай болуы керек. Мысалы, электрондық ақша алмасу процесін жасыру немесе электрондық дауыс беру мезгілінде кімнің қалай дауыс беретіндігін жасыру.
   

Қазіргі заманғы криптографияға төрт ірі бөлім кіреді:

1. 
   Симметриялы криптожүйе. Симметриялы криптожүйелерді шифрлеу үшін де, шифрды ашып оқу үшін де бір кілт пайдаланылады. (Шифрлеу – қайта жасалатын процесс: ашық мәтін деп те аталатын бастапқы мәтін шифрленген мәтінмен алмастырылады, шифрды ашу шифрлеуге қарсы процесс. Кілт негізінде шифрленген мәтін бастапқыға түрленеді.)
   
2. 
   Ашық кілтті криптожүйелер. Ашық кілтті жүйелерде екі кілт – математикалық тұрғыда бір – бірімен байланысты ашық және жабық кілттер пайдаланылады. Ақпарат қалағандардың бәрі кіре алатын ашық кілт көмегімен шифрленеді, бірақ хабар алушыға ғана таныс жабық кілт көмегімен шифр ашылады (Кілт – мәтіндердің қиындықсыз шифрленіп, шифры ашылу үшін қажетті ақпарат).
   
3. 
   Электронды қол қою. Электронды қол қою деп мәтінді алғанда басқа пайдаланушыларға хабардың автордікі және қолдан жасалғандығын тексеруге мүмкіндік беретін оның криптографиялы түрленуінің мәтінге қосылуын айтады.
   
4. 
   Кілтпен басқару. Өңдеу жүйесінің бұл процесі пайдаланушылар арасындағы құралу мен таралу мазмұнындағы ақпараттар. Криптографиялық әдістер пайдалануының негізгі бағыттары – байланыс арналары (мысал, электронды пошта) арқылы жасырын ақпараттардың берілуі, берілген хабаламалардың түп нұсқасын орнату, пайдаланушыда ақпаратты шифрленген күйде (құжаттарды, мәліметтер базасын) сақтау.
   

• 
  Шифрленген хабар кілт бар кезде ғана оқылуға берілуі тиіс;
  
• 
  Шифрленген хабар мен соған сәйкес ашық мәтіннің үзіндісі бойынша шифрлеудің пайдаланылған кілтін анықтау үшін қажетті операциялар саны мүмкін кілттердің жалпы санынан кем болмауы тиіс;
  
• 
  Әртүрлі кілттерді таңдау жолымен ақпараттың шифрын ашу үшін қажетті операциялар саны қатаң төменгі бағаға ие болуы және қазіргі компьютерлердің мүмкіндіктері шегінен шықпауы тиіс (жүйелік есептеу пайдаланылуы мүмкіндіктерін есептегенде).
  
• 
  Шифрлеудің алгоритмін білу қорғаныс сенімділігіне ықпал етпеуі тиіс;
  
• 
  Кілттің сәл өзгерісі шифрленген хабар түрін сол бір-ақ кілт қолданылғанның өзінде елеулі өзгеріске апаруы тиіс;
  
• 
  Шифрлеу алгоритмінің құрылымдық элементтері өзгермейтін болуы тиіс;
  
• 
  Шифрлеу процесінде хабарға енгізілетін қосымша сапалары шифрленген мәтінде толығымен және сенімді болуы тиіс;
  
• 
  Шифрленген тексттің ұзындығы бастапқы тексттің ұзындығына тең болуы тиіс;
  
• 
  Кілттер арасына байланысты қарапайым әрі жеңіл орындалатын, ақыры шифрлеу процесінде пайдаланылатын болмауы тиіс. Көптеген түрлі кілттердің кез келгені ақпаратты сенімді қорғанысын қамтамассыздандыруы тиіс;
  
• 
  Алгоритм бағдарламалық та, аппаратты да жүзеге асыруды болдыратын болуы керек, оған қоса кілт ұзындығының өзгерісі шифрлеу алгоритмнің сапалы нашарлауына апармауы тиіс.
  

• 
  Ауыстыру – шифрленген мәтін нышаны алдын ала анықталған ережеге сәйкес сол немесе басқа алфавит нышанымен ауыстырылады;
  
• 
  Орын алмастыру – шифрленген мәтін белгілері берілетін мәтіннің тапсырылған блогы шеңберіндегі кейбір ережелер бойынша алмастырылады;
  
• 
  Аналитикалық түрлендіру – шифрленген мәтін кейбір аналитикалық ережелер бойынша түрлендіріледі;
  
• 
  Құрамалап түрлендіру – шифрленген мәтін блогына қолданылатын түрленудің негізгі әдістерінің бір ізділігі болып саналады.
  

1. 
   Бастапқы мәтіннің түрленуі кері қайталанбайтын болуы және оның қалпына келтірілуін ашық кілт негізінде шығарып тастауы тиіс.
   
2. 
   Ашық кілт негізінде жабық кілт анықталуы сондай-ақ қазіргі технологиялық деңгейде мүмкін емес болуы тиіс. Оған қоса шифрды ашу қиындығы нақты төменгі баға.
   

• 
  Жай көбейткіштерге үлкен сандардың жіктелуі;
  
• 
  Соңғы өрісте логарифмді есептеу;
  
• 
  Алгебралық теңдеудің түбірін табу.
  

1. 
   Қорғаныстың криптографиялық әдістері және олардың жүзеге асуы қалай?
   
2. 
   Криптожүйеге қойылатын талаптар қандай?
   
3. 
   Симметриялық криптожүйелер дегеніміз не?
   
4. 
   Ашық кілтті жүйелер дегеніміз не?
   

• 
  Кілтпен басқару;
  
• 
  Кілттердің генерациясы;
  
• 
  Кілттердің жиналуы;
  
• 
  Кілттердің таратылуы.
  

Мәліметтерді түп нұсқалау мәселесі неден тұрады? Қарапайым хат немесе құжат соңына орындаушы не жауапты тұлға әдетте өз қолын қояды. Мұндай әрекет әдетте екі мақсатты көздейді. Біріншіден, алушы өзіндегі үлгімен қойылған қолды салыстырып, хаттың ақиқаттығына көз жеткізеді. Екіншіден, жеке адамның қолы құжаттың автордікі екендігіне заңды кепіл болып табылады. Соңғы аспект әртүрлі сауда – саттық бітім – шарттарын бекіткенде, сенім хат, міндеттемелер құрғанда ерекше маңызды. Егер қағазға адамның қолын қою мүлде оңай іс емес, ал қазір қылмыстық әдіспен қолдың автордікі екені жасау – техникалық бөлшек болса, онда электронды қолдың ісі басқаша. Оны көшіре отырып қолды жасау немесе құжатқа заңсыз түзетулер енгізуді кез келген пайдаланушы істей алады. Қазіргі дүние жүзінде құжаттардың электронды формалары мен олардың өңделу құралдары кең таралуымен қағазсыз құжаттарды автордікі етіп жасау ерекше өзекті мәселе болады. Ашық кілтті криптографиялық жүйелердің бөлімінде шифрлеудің қазіргі жүйелерінің барлық артықшылығында олар мәліметтердің түпнұсқалануын қамтамассыз етуге жол бермейді. Сондықтан түпнұсқалау құралдары комплексте және криптографиялық алгоритмдермен пайдаланылулары тиіс.

• 
  кілт генерациясы;
  
• 
  кілттердің жинақталуы;
  
• 
  кілттердің таралуы.