Что такое криптографические компоненты

Что такое криптография, и где она применяется?

Криптография — это наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним), целостности данных (невозможности незаметного изменения информации), аутентификации (проверки подлинности авторства или иных свойств объекта).

Изначально криптография изучала методы шифрования информации — обратимого преобразования открытого (исходного) текста на основе секретного алгоритма или ключа в шифрованный текст (шифротекст). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых зашифровывание и расшифровывание проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию.

Криптография не занимается защитой от обмана, подкупа или шантажа законных абонентов, кражи ключей и других угроз информации, возникающих в защищённых системах передачи данных.

До 1975 года криптография представляла собой шифровальный метод с секретным ключом, который предоставлял доступ к расшифровке данных. Позже начался период ее современного развития и были разработаны методы криптографии с открытым ключом, которые может передаваться по открытым каналам связи и использоваться для проверки данных.

Современная прикладная криптография представляет собой науку образованную на стыке математики и информатики. Смежной наукой криптографии считается криптоанализ. Криптография и криптоанализ тесно взаимосвязаны между собой, только в последнем случае изучаются способы расшифровки сокрытой информации.

С модификацией до открытого ключа криптография получила более широкое распространение и стала применяться частными лицами и коммерческими организациями, а в 2009 году на ее основе была выпущена первая криптовалюта Биткоин. До этого времени она считалась прерогативой государственных органов правления.

Виды криптографии

В основе криптографических систем лежат различные виды криптографии. Всего различаю четыре основных криптографических примитива:

Возможности и сферы применения

Изначально криптография использовалась правительством для безопасного хранения или передачи документов. Современные же асимметричные алгоритмы шифрования получили более широкое применение в сфере IT-безопасности, а симметричные методы сейчас применяются преимущественно для предотвращения несанкционированного доступа к информации во время хранения.

В частности криптографические методы применяются для:

Криптография и блокчейн

В блокчейне криптография используется для защиты и обеспечения конфиденциальности личностей и персональных данных, поддержания высокой безопасности транзакций, надежной защиты всей системы и хранилища.

Хеш функции

Хэш-функции в блокчейне взаимосвязаны между собой, с их помощью достигается защита информации и необратимость транзакций. Каждый новый блок транзакций связан с хэшем предыдущего блока, который в свою очередь образован на основе хэша последнего блока, образованного до него. Таким образом каждый новый блок транзакции содержит в себе всю информацию о предыдущих блоках и не может быть подделан или изменен.

Для того, чтобы новый блок был добавлен в блокчейн цепь, сеть должна прийти к общему консенсусу и подобрать хэш нового блока. Для этого при помощи вычислительной техники майнеры предлагают множество “nonce” — вариантов значения функции. Первый майнер, который сумел путем случайного подбора сгенерировать хэш, подходящий для комбинации с предыдущими данными, подписывает им блок, который включается в цепь, и новый блок уже должен будет содержать информацию с ним.

Благодаря применению технологии хэширования в блокчейне все транзакции, которые были выполнены в системе, можно выразить одним хэшем нового блока. Метод хэширования делает практически невозможным взлом системы, а с добавлением каждого нового блока устойчивость блокчейна к атакам только увеличивается.

Цифровые подписи

В блокчейне задействован асимметричный метод криптографии на основе публичных и приватных ключей. Публичный ключ служит адресом хранения монет, секретный — паролем доступа к нему. Закрытый ключ основан на открытом ключе, но его невозможно вычислить математическим путем.

Криптография с открытым ключом

Современная криптография с открытым ключом используется в системе блокчейна для перевода монет.

Для чайников принцип криптографии на основе открытых ключей можно объяснить на примере транзакции. Допустим отправитель желает отправить 1 биткоин. Для этого ему необходимо отправить транзакцию, где будет указано, откуда нужно взять монету, и куда она будет направляться (публичный ключ получателя). Когда транзакция сформирована отправитель должен подписать ее своим секретным ключем. Далее узлы связи проверяют соответствие секретного ключа отправителя с его открытым ключом, с которым на текущий момент ассоциируется монета. Если условия соблюдены, то есть открытый и закрытый ключ отправителя взаимосвязаны, то отправленная монета начнет ассоциироваться с уже с открытым ключом получателя.

Заключение

Криптография является важной составляющей современного мира и необходима в первую очередь для сохранения персональных данных и важной информации. С момента появления она прошла множество модификаций и сейчас представляет собой систему безопасности, которая практически не может быть взломана. Переоценить ее возможности для человечества сложно. Современные методы криптографии применяются практически во всех отраслях, в которых присутствует необходимость безопасной передачи или хранения данных.

Источник

Криптографические протоколы: определения, запись, свойства, классификация, атаки

Данный текст будет являться одной из переписанных глав для учебного пособия по защите информации кафедры радиотехники и систем управления, а также, с этого учебного кода, кафедры защиты информации МФТИ (ГУ). Полностью учебник доступен на github (см. также draft releases). На хабре планирую выкладывать новые «большие» куски, во-первых, чтобы собрать полезные комментарии и замечания, во-вторых, дать сообществу больше обзорного материала по полезным и интересным темам.

Основные понятия

Для успешного выполнения любых целей по защите информации необходимо участие в процессе защиты нескольких субъектов, которые по определённым правилам будут выполнять технические или организационные действия, криптографические операции, взаимодействовать друг с другом, например, передавая сообщения или проверяя личности друг друга.

Формализация подобных действий делается через описание протокола. Протокол — описание распределённого алгоритма, в процессе выполнения которого два или более участников последовательно выполняют определённые действия и обмениваются сообщениями (Здесь и далее в этом разделе определения даны на основе [Cheremushkin:2009]).

Под участником (субъектом, стороной) протокола понимают не только людей, но и приложения, группы людей или целые организации. Формально участниками считают только тех, кто выполняет активную роль в рамках протокола. Хотя при создании и описании протоколов забывать про пассивные стороны тоже не стоит. Например, пассивный криптоаналитик формально не является участником протоколов, но многие протоколы разрабатываются с учётом защиты от таких «неучастников».

Протокол состоит из циклов (англ. round) или проходов (англ. pass). Цикл — временной интервал активности только одного участника. За исключением самого первого цикла протокола, обычно начинается приёмом сообщения, а заканчивается — отправкой.

Цикл (или проход) состоит из шагов (действий, англ. step, action) — конкретных законченных действий, выполняемых участником протокола. Например:

Можно сказать, что протокол прескрептивно описывает правила поведения каждой роли в протоколе. А сеанс это дескриптивное описание (возможно теоретически) состоявшейся в прошлом реализации протокола.

Пример описания протокола.

Запись протоколов

Для записи протоколов, связанных с реализацией функций защиты информации, не используют выражения вроде «участник с ролью «Отправитель»», а заменяют их на краткие обозначения вроде «отправитель» или используют общепринятые экземплификанты: Алиса, Боб, Клара, Ева и т., д. При этом используют следующие соглашения.

В данном пособии мы будем придерживаться промежуточного формата записи.

Либо, отводя отдельный столбец для каждого участника.

Для сокращения описания и упрощения сравнения разных протоколов используют следующие соглашения об обозначениях передаваемых данных.

Свойства безопасности протоколов

Защищённая система и, соответственно, защищённый протокол могут выполнять разные функции безопасности. Многие из этих функций или целей (англ. goals) можно сформулировать как устойчивость к определённому классу атак. Наиболее полным и актуальным считается перечисление и толкование этих целей в документе проекта AVISPA (англ. Automated Validation of Internet Security Protocols and Applications) [AVISPA], суммирующим описания из различных документов IETF (англ. Internet Engineering Task Force). Данные цели принято считать формализируемыми — то есть такими, что для отдельных протоколов есть возможность формально доказать или опровергнуть достижение этих целей.

Гарантия возможности доказать, что факт нахождения системы в одном из состояний означает, что некогда в прошлом система хотя бы раз находилась в некотором другом состоянии. Например, что получение субъектом доступа к ресурсу означает, что некогда в прошлом субъект успешно оплатил данный доступ.

Примеры свойств безопасности, реализуемыми различными протоколами приведены в таблице.

Классификация протоколов

Общепризнанная классификация защитных протоколов отсутствует. Однако можно выделить набор объективных и однозначных признаков, классифицирующих протоколы.

Классификация по «полноте» выполняемых функций проблематична из-за того, что ни один протокол нельзя назвать в полной мере «прикладным». Любой протокол сам по себе это лишь часть некоторой информационной (или организационной) системы, которая как раз и выполняет требуемую пользователями функцию. Однако можно говорить о том, что отдельные протоколы (например, TLS) являются протоколами более высокого уровня, чем протоколы, например, Диффи—Хеллмана, так как последний часто выступает составной частью того же протокола TLS.

Атаки на протоколы

Защищённые свойства протоколов могут быть заявленными, когда о них заявляют сами авторы протокола (и, обычно, приводят различные аргументы в пользу выполнения данных функций), и подразумеваемыми, когда авторы некоторой системы рассчитывают на реализацию защищённых свойств некоторым протоколом.

Под атакой на защищённый протокол понимается попытка проведения анализа сообщений протокола и/или выполнения непредусмотренных протоколом действий для нарушения заявленных или подразумеваемых свойств протокола. (Используется модифицированное определение из [Cheremushkin:2009]. Отличие в том, что Черёмушкин в своём определении не описывает, что такое «нарушение работы протокола» и оставляет двусмысленными случаи нарушения, например, свойств G9/PFS и G20/STP.)

Атака считается успешной, если нарушено хотя бы одно из заявленных или подразумеваемых свойств протокола.

В случае успешной атаки на подразумеваемые свойства будем уточнять, что успешна атака на использование протокола в некоторой системе. Это будет говорить, разумеется, не о недостатках самого протокола, но о неверном выборе протокола (или его настроек) авторами системы.

Существует большое количество типов атак на протоколы. У многих атак есть некоторые общие принципы, что позволяет выделить классы атак для упрощения анализа и разработки протоколов, устойчивых к целым классам атак.

Класс атак на протоколы с аутентификацией ключа, в которых злоумышленник получает возможность доказать одной из сторон владение ключом (с помощью, например, повтора сообщения из легального сеанса), хотя сам ключ злоумышленник не знает. К такому классу атак уязвим, например, симметричный протокол Нидхема-Шрёдера.

Важно отметить, что если не сказано иное, то в рамках анализа криптографических протоколов (не конкретных систем) используется предположение о стойкости всех используемых криптографических примитивов. Например, предполагается, что пока идёт защищённый обмен информацией, использующий сеансовый ключ, выработанный в сеансе некоторого криптографического протокола, то злоумышленнику не хватит ресурсов и времени на то, чтобы получить данный сеансовый ключ через атаку на используемые шифры или криптографически-стойкие хеш-функции.

С другой стороны, следует предполагать, что сеансовые ключи, получаемые в рамках сеансов протоколов, через некоторое время (однако, много большее времени самого сеанса связи) будут получены злоумышленником (классы атак STS и KN). А через значительно более время злоумышленник сможет получить и доступ к «мастер»-ключам — ключам длительного использования, так что протоколы с генерацией сеансовых ключей должны разрабатываться в том числе со свойством G9/PFS.

(Дальше идут разделы с описанием конкретных протоколов.)

Источник

Аудит СКЗИ и криптоключей

С точки зрения информационной безопасности криптографические ключи являются критически важными данными. Если раньше, чтобы обокрасть компанию, злоумышленникам приходилось проникать на ее территорию, вскрывать помещения и сейфы, то теперь достаточно похитить токен с криптографическим ключом и сделать перевод через систему Интернет Клиент-Банк. Фундаментом обеспечения безопасности с помощью систем криптографической защиты информации (СКЗИ) является поддержание конфиденциальности криптографических ключей.

А как обеспечить конфиденциальность того, о существования чего вы не догадываетесь? Чтобы убрать токен с ключом в сейф, надо знать о существовании токена и сейфа. Как это не парадоксально звучит, очень мало компаний обладают представлением о точном количестве ключевых документов, которыми они пользуются. Это может происходить по целому ряду причин, например, недооценка угроз информационной безопасности, отсутствие налаженных бизнес-процессов, недостаточная квалификация персонала в вопросах безопасности и т.д. Вспоминают про данную задачу обычно уже после инцидентов, таких как например этот.

В данной статье будет описан первый шаг на пути совершенствования защиты информации с помощью криптосредств, а если точнее, то рассмотрим один из подходов к проведению аудита СКЗИ и криптоключей. Повествование будет вестись от лица специалиста по информационной безопасности, при этом будем считать, что работы проводятся с нуля.

Термины и определения

В начале статьи, дабы не пугать неподготовленного читателя сложными определениями, мы широко использовали термины криптографический ключ или криптоключ, теперь настало время усовершенствовать наш понятийный аппарат и привести его в соответствие действующему законодательству. Это очень важный шаг, поскольку он позволит эффективно структурировать информацию, полученную по результатам аудита.

Методика аудита и ожидаемые результаты

Основными особенностями предлагаемой в данной статье методике аудита являются постулаты о том, что:

Приведем основные зависимости, которые нам в этом помогут:

По каждому элементу перечня фиксируем следующие данные:

По каждому элементу перечня фиксируем следующие данные:

По каждому элементу перечня фиксируем следующие данные:

План аудита

Источник

Категории шифровальных средств и их особенности

Оформление разрешительных документов для ввоза и вывоза ШКС:

Данное определение весьма абстрактно, в связи с чем отнесение или неотнесение конкретного товара к ШКС может вызывать существенные затруднения.

Содержание

Список товаров, относящихся к ШКС

В Положении о ввозе (вывозе) ШКС приведен список функций (компонентов), которые должен содержать товар, чтобы он мог считаться ШКС [2] :

Однако, на практике нередко возникает ситуация, что таможенные органы, руководствуясь перечнем из раздела 2.19 [3] (и даже только кодом ТН ВЭД из перечня), могут решить, что ввозимый продукт является шифровальным средством (и неважно, есть ли там шифрование на самом деле или нет). В этом случае импортеру придется получать разрешительные документы или доказывать таможне, что в товаре отсутствует шифрование.

Процедура импорта (экспорта) ШКС

В зависимости от таможенной процедуры для ввоза (вывоза) ШКС необходимо оформить различные виды документов:

12 категорий ШКС

На практике подавляющее большинство товаров с функцией шифрования ввозятся на основании нотификации.

Нотификация может зарегистрирована только на товары, относящиеся к одной или нескольким из 12 категорий шифровальных средств, технические и криптографические характеристики которых подлежат нотификации. Данный перечень приведен в Положении о нотификации.

Ниже каждая из категорий рассмотрена подробнее.

Категория №1

ШКС данной категории выполняются различные криптографические функции, но определяющим фактором отнесения к данной категории является длина криптографического ключа. Указанные длины ключей существенно меньше рекомендованных минимальных значений для соответствующих групп алгоритмов. Использование таких коротких криптографических ключей делает возможным на современном оборудовании вскрытие зашифрованных сообщений методом полного перебора.

Симметричное шифрование в основном используется для обеспечения конфиденциальности данных, и основано на том, что отправитель и получатель информации используют один и тот же ключ как для зашифровки сообщений, так и для их расшифровки. Этот ключ должен храниться в тайне и передаваться способом, исключающим его перехват. Примеры симметричных алгоритмов шифрования: RC4, DES, AES.

Из перечисленных алгоритмов только DES (считающийся устаревшим) безусловно попадает в категорию 1; также алгоритм RC4 иногда может использоваться с короткими ключами (например, в протоколе WEP технологии связи Wi-Fi: длина ключа 40 или 128 бит).

Указанные методы относятся к математической базе функционирования асимметричных алгоритмов:

Примеры нотифицируемых ШКС: теоретически любой товар может использовать устаревшие алгоритмы, либо короткие ключи в современных алгоритмах. На практике, однако, это имеет мало смысла, т.к. не обеспечивает достаточный уровень защиты. Одним из реальных примеров может быть Wi-Fi в режиме WEP с ключом длины 40 бит.

Категория №2

Проверка подлинности пользователя в рамках данной категории предусматривает сравнение введённого им пароля или других аналогичных идентифицирующих данных с информацией, сохранённой в базе данных авторизованных пользователей, а сам процесс шифрования заключается в защите секретных данных пользователя от копирования и незаконного использования при их передаче от объекта аутентификации (пользователя) контролирующему устройству.

Примеры нотифицируемых ШКС: устройства систем контроля и управления доступом – считыватели паролей, устройства для хранения и формирования баз данных авторизованных пользователей, сетевые устройства аутентификации – шлюзы, роутеры, маршрутизаторы и т.д., устройства с защитой информации, хранящихся на них – жесткие диски с функцией парольного ограничения доступа.

Процесс подписи реализуется путем криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа подписи и позволяет проверить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования подписи (целостность), принадлежность подписи владельцу сертификата ключа подписи (авторство), а в случае успешной проверки подтвердить факт подписания электронного документа (неотказуемость).

Примеры нотифицируемых ШКС: генераторы ЭЦП, программное обеспечение для сопровождения и реализации механизма применения ЭЦП, устройства хранения ключевой информации ЭЦП.

Категория №3

Операционная система это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

Примеры нотифицируемых ШКС: операционные системы и программные комплексы на их основе.

Категория №4

Смарт-карты это пластиковые карты со встроенной микросхемой. В большинстве случаев смарт-карты содержат микропроцессор и операционную систему, управляющую устройством и контролирующую доступ к объектам в его памяти.

Примеры нотифицируемых ШКС: SIM-карты доступа к услугам мобильных операторов, банковские карты, оснащенные чипом-микропроцессором, интеллектуальные карты идентификации ее владельца.

Категория №5

Данная категория относится к товарам, предназначенных для предоставления пользователю доступа к платным кодированным цифровым спутниковым, эфирным и кабельным телеканалам и радиостанциям (радиоканалам) (примеры стандартов: DVB-CPCM, DVB-CSA).

Примеры нотифицируемых ШКС: TV-тюнеры, приемники телесигналов, спутниковые телеприемники.

Категория №6

Примеры нотифицируемых ШКС: Игровые консоли, процессоры, игры, программное обеспечение и т.п.

Категория №7

Товары данной категории должны являться аппаратным устройством, т.е. иметь законченный вид банковского оборудования, применение которого не предполагает дополнительной сборки или доработки за исключением целей модернизации.

Примеры нотифицируемых ШКС: Банкоматы, платежные терминалы, пин-пады (банковские карты относят к категории №4).

Категория №8

В данную категорию отнесены все устройства мобильной сотовой связи, работающие в стандартах GSM, GPRS, EDGE, UMTS, LTE, а также некоторые радиостанции. Главным требованием, предъявляемым к товарам данной категории в области выполняемого функционала – отсутствие способности к сквозному шифрованию, т.е. связь между абонентами должна осуществляться через устройство ретрансляции.

Примеры нотифицируемых ШКС: Мобильные устройства связи и устройства, имеющие в своем составе модули сотовой связи вышеуказанных стандартов, радиостанции.

Категория №9

Сюда относится большинство устройств, которые иначе можно назвать как «радиоэлектронные средства малого радиуса действия». Шифрование происходит при передаче/приеме информации по беспроводному радиоканалу в целях ее защиты от перехвата, проникновения несанкционированных пользователей в сеть связи. Как известно, такую защиту поддерживает большинство беспроводных стандартов передачи данных: Wi-Fi, Bluetooth, NFC, иногда RFID.

Примеры нотифицируемых ШКС: роутеры, точки доступа, модемы, устройства, содержащие в своем составе модули беспроводной радиосвязи ближнего радиуса действия, бесконтактные карты доступа/оплаты/идентификации.

Категория №10

Данная категория описывает товары, которые являются сетевыми устройствами, выполняющие коммутационные и сервисные функции. Как правило большинство данных устройств поддерживают простые сетевые протоколы управления, позволяющие производить мониторинг состояния сети, ее производительность, а также направлять команды администратора сети в ее разные узлы.

Примеры нотифицируемых ШКС: Серверы, коммутаторы, сетевые платформы, шлюзы.

Категория №11

Данная категория может быть представлена абсолютно разными типами устройств разных назначений и области применения. Решающим фактором отнесения таких товаров к категории №11 является наличие предустановленного программного или аппаратного обеспечения, которое производит целенаправленную блокировку выполняемых товаром криптографических функций.

Категория №12

Товары данной категории можно объединить под общим словом «прочие».

Наиболее распространенные категории ШКС

Например, код 110000000110 говорит о том, что товар нотифицировался по категориям №№ 1, 2, 10 и 11.

Интересно посмотреть на статистику использования различных категорий.

Как видно из диаграммы, наиболее распространёнными и часто встречающимися криптографическими функциями в ШКС является шифрование данных в беспроводном радиоканале малого радиуса действия (Wi-Fi, Bluetooth) – 27% от общего числа зарегистрированных ШКС, что логично, учитывая объем производимых мобильных средств связи, персональных компьютеров и других технических устройств, оснащенных модулями, поддерживающими данные технологии связи.

Второе место занимают ШКС, поддерживающие функции аутентификации и осуществления контроля доступа к защищенной информации – 19,5%. Данная тенденция также легко объясняется повышенными стандартами и запросами потребителей к защите персональной информации как на физических носителях (жесткие диски, USB-флеш накопители, серверы и т.п.), так и на сетевых (облачные хранилища, сетевые банки данных и т.п.). Дополнительно стоит отметить, что подавляющее большинство ШКС, используемые в системах контроля и управления доступом (более известные как СКУД) также выполняют криптографический функционал, относящийся к категории № 2.

Поскольку работа в сети является неотъемлемой частью функционирования любой информационной системы, то аспекты администрирования данной сетью связи реализованы в сетевых устройствах управления. Безопасность же организуемого данными устройствами интерфейса управления реализована посредством применения механизмов шифрования технологических каналов связи, что является основание для категорирования такого рода ШКС по категории №10, являющейся третьей по распространенности – 16%.

Важно также отметить, что наименее распространенные функции ШКС распределяются по категориям №5 (0,28%), №12 (0,29%) и №7 (0,62%). Товары реализующие данные криптографические функции являются редкими и при проведении регистрации в ЦЛСЗ документация на них подвергается более детальному анализу, т.к. «не поставлена на поток» и наборы используемых криптографических протоколов и алгоритмов могут быть уникальны в каждом отдельном случае. Именно поэтому товарам данных категорий необходимо уделить максимальное внимание при составлении необходимых документов, поскольку в противном случае риск отказа в регистрации нотификации крайне велик.

Источник

• ← Что такое криптографическая защита информации
• Что такое криптографический ключ →

Шифровальные средства
Шифровальные (криптографические) средства (ШКС)
Основные НПА
Решение ЕЭК №30 от 21 апреля 2015 г.
Перечень	2.19
Положение	Приложение 9
Услуги IFCG