Криптография

Что такое криптография?

Криптография (от др.-греч. κρυπτός — скрытый и γράφω — пишу) — наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним), целостности данных (невозможности незаметного изменения информации), аутентификации (проверки подлинности авторства или иных свойств объекта), а также невозможности отказа от авторства.

Немного истории о криптографии.

На протяжении всей своей истории человек испытывал потребность в шифровке той или иной информации. Неудивительно, что из этой потребности выросла целая наука — криптография. И если раньше криптография по большей части служила исключительно государственным интересам, то с приходом интернета ее методы стали достоянием частных лиц и широко используются хакерами, борцами за свободу информации и любыми лицами, желающими в той или иной степени зашифровать свои данные в сети.

Терминология

Открытый (исходный) текст — данные (не обязательно текстовые), передаваемые без использования криптографии.
Шифротекст, шифрованный (закрытый) текст — данные, полученные после применения криптосистемы (обычно — с некоторым указанным ключом).
Шифр, криптосистема — семейство обратимых преобразований открытого текста в шифрованный.
Ключ — параметр шифра, определяющий выбор конкретного преобразования данного текста. В современных шифрах криптографическая стойкость шифра целиком определяется секретностью ключа (принцип Керкгоффса).
Шифрование — процесс нормального применения криптографического преобразования открытого текста на основе алгоритма и ключа, в результате которого возникает шифрованный текст.
Расшифровывание — процесс нормального применения криптографического преобразования шифрованного текста в открытый.
Асимметричный шифр, двухключевой шифр, шифр с открытым ключом — шифр, в котором используются два ключа, шифрующий и расшифровывающий. При этом, зная лишь ключ зашифровывания, нельзя расшифровать сообщение, и наоборот.
Открытый ключ — тот из двух ключей асимметричной системы, который свободно распространяется. Шифрующий для секретной переписки и расшифровывающий — для электронной подписи.
Секретный ключ, закрытый ключ — тот из двух ключей асимметричной системы, который хранится в секрете.
Криптоанализ — наука, изучающая математические методы нарушения конфиденциальности и целостности информации.
Криптоаналитик — учёный, создающий и применяющий методы криптоанализа.
Криптография и криптоанализ составляют криптологию, как единую науку о создании и взломе шифров (такое деление привнесено с запада, до этого в СССР и России не применялось специального деления).
Криптографическая атака — попытка криптоаналитика вызвать отклонения в атакуемой защищённой системе обмена информацией. Успешную криптографическую атаку называют взлом или вскрытие.
Дешифрование (дешифровка) — процесс извлечения открытого текста без знания криптографического ключа на основе известного шифрованного. Термин дешифрование обычно применяют по отношению к процессу криптоанализа шифротекста (криптоанализ сам по себе, вообще говоря, может заключаться и в анализе криптосистемы, а не только зашифрованного ею открытого сообщения).
Криптографическая стойкость — способность криптографического алгоритма противостоять криптоанализу.
Имитозащита — защита от навязывания ложной информации. Другими словами, текст остаётся открытым, но появляется возможность проверить, что его не изменяли ни случайно, ни намеренно. Имитозащита достигается обычно за счет включения в пакет передаваемых данных имитовставки.
Имитовставка — блок информации, применяемый для имитозащиты, зависящий от ключа и данных.
Электронная цифровая подпись, или электронная подпись — асимметричная имитовставка (ключ защиты отличается от ключа проверки). Другими словами, такая имитовставка, которую проверяющий не может подделать.
Центр сертификации — сторона, чья честность неоспорима, а открытый ключ широко известен. Электронная подпись центра сертификации подтверждает подлинность открытого ключа.
Хеш-функция — функция, которая преобразует сообщение произвольной длины в число («свёртку») фиксированной длины. Для криптографической хеш-функции (в отличие от хеш-функции общего назначения) сложно вычислить обратную и даже найти два сообщения с общей хеш-функцией.

Классическая криптография.

Один из самых простых способов скрыть информацию — заменить каждую букву алфавита на другие буквы того же алфавита. Понятно, что так называемый шифр Цезаря, где каждая буква письма заменялась на букву, отстоящую по алфавиту на три позиции дальше, был не очень надежной криптосистемой. Так что чтобы расшифровать такой текст, достаточно знать алгоритм замены.

Существует и другой способ получить зашифрованный текст, или шифротекст, — заменить буквы одного алфавита на буквы другого алфавита или на картинки, как в «Пляшущих человечках» Конан Дойля. Чтобы прочитать такой текст, требуется ключ, соотносящий два алфавита между собой (или криптоаналитические способности Шерлока Холмса). Прием, который помог вымышленному гению взломать шифр, был описан еще в VIII веке арабским филологом аль-Фарахиди в «Книге тайного языка». Он верно предположил, что зашифрованное письмо начинается со стандартной фразы «Во имя Аллаха», и это помогло ему разгадать все остальное. В более поздних арабских трактатах впервые упоминается частотный криптоанализ — сопоставление самых часто употребляемых букв алфавита с самыми часто встречающимися в шифротексте символами. Над созданием устойчивого к частотному криптоанализу шифра бились многие европейские криптографы эпохи Возрождения. Например, заменяли не на одну букву, а на две или больше. Техники шифрования тех времен дали основу для более современных криптосистем.

Анонимность

Начинающие ревнители конфиденциальности сохраняют инкогнито при помощи специальных сайтов — веб-прокси. Они не требуют отдельного программного обеспечения и не забивают голову пользователя сложной настройкой. Искомый адрес юзер вводит не в браузере, а в адресной строке сайта-анонимайзера. Тот обрабатывает информацию и передает от своего имени. Заодно такой сервер получает чудесную возможность скопировать проходящие через него данные. В большинстве случаев так и происходит: информация лишней не бывает.

Продвинутые анонимы предпочитают использовать средства посерьезнее. Например, Tor (The Onion Router). Этот сервис использует целую цепочку прокси-серверов, контролировать которую практически невозможно из-за ее разветвленности. Система многослойной (на сленге — луковой) маршрутизации обеспечивает пользователям Tor высокий уровень безопасности данных. Кроме того, The Onion Router мешает анализировать проходящий через него трафик.