Введение в криптографию - Филипп Циммерманн

Предисловие

Криптография — частая тема детских комиксов и шпионских историй. Дети когда-то собирали этикетки Ovaltine®, чтобы получить Секретное кольцо-декодер капитана Миднайта. Едва ли не каждый смотрел телевизионный фильм о неприметном одетом в костюм джентльмене с пристёгнутым к запястью дипломатом. Слово «шпионаж» навевает образы Джеймса Бонда, автомобильных погонь и свистящих пуль.

И вот вы, сидя в офисе, сталкиваетесь с заурядным делом: отправить отчёт о продажах своему сотруднику, но так, чтобы никто посторонний не смог его прочитать. Вы просто хотите быть уверенны, что ваш коллега будет единственным получателем письма, а он, в свою очередь, желает быть уверен, что именно вы являетесь фактическим отправителем. На кону, конечно, не национальная безопасность, но если конкурент получит к отчёту доступ, это может влететь вам в копейку. Как же вы разрешите эту задачу?

Вы можете воспользоваться криптографией. Конечно, вы обнаружите, что в реальности ей не достаёт драматизма передаваемых шёпотом в тёмных переулках кодовых фраз, но результат окажется ровно тем же: информация будет раскрыта только тому, кому она предназначалась.

Это руководство предназначено всем, кого интересуют азы криптографии; оно в популярной форме объясняет терминологию и технологию, с которыми вы столкнётесь, используя продукты PGP. Будет полезно прочитать его прежде, чем начинать работать с криптосистемой.

Руководство включает следующие главы:

Глава 1, «Основы криптографии», представляет описание терминологии и концепций, с которыми вам придётся иметь дело, используя PGP.

Глава 2, «Фил Циммерман о PGP», написанная автором PGP, содержит детальное обсуждение вопросов безопасности и прав личности, а также уязвимостей, присущих любой криптосистеме, включая PGP.

Библиография

В этом разделе представлены Веб-сайты, книги и периодика об истории, технических аспектах и политике криптографии, а также, доверенные сайты, с которых можно скачать PGP.

История криптографии

The Code Book: The Evolution of Secrecy from Mary, Queen of Scots, to Quantum Cryptography, Simon Singh, Doubleday & Company, Inc., 1999, ISBN 0-385-49531-5.The Codebreakers: The Story of Secret Writing, David Kahn, Simon & Schuster Trade, 1996, ISBN 0-684-83130-9 (обновление издания 1967 года). Эта книга описывает историю шифров и людей, взламывающих эти шифры, со времён древних египтян и до окончания Второй Мировой войны. Кан впервые написал её в шестидесятых — это пересмотренное издание. Эта книга не научит Вас тому, как действует криптография, но она может вдохновить Вас, как вдохновила целое поколение современных криптографов.

Технические аспекты криптографии

http://www.iacr.org — Международная Ассоциация Криптологических Исследований (IACR). IACR проводит конференции по проблемам криптографии и издаёт журналы.

http://www.pgpi.org — международный неофициальный веб-сайт PGP, не поддерживаемый PGP Corporation. Тем не менее, является исчерпывающим ресурсом по продуктам PGP.

http://www.nist.gov/aes — проект Национального Института Стандартов и Технологий (NIST) США по разработке правопреемника DES — Улучшенного Стандарта Шифрования (Advanced Encryption Standart, AES) — вероятно, наиболее интересный проект, проводимый сегодня в криптографии.

http://www.ietf.org/rfc/rfc2440.txt — IETF-спецификации стандарта OpenPGP[1].

http://www.ietf.org/rfc/rfc3156.txt — IETF-спецификации стандарта PGP/MIME.

Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in C, второе издание, Bruce Schneier, John Wiley & Sons, 1996; ISBN 0-471-12845-7. Если хотите купить всего одну книгу, по которой научитесь криптографии, то эта книга для вас.

Handbook of Applied Cryptography, Alfred Menezes, Paul van Oorschot и Scott Vanstone, CRC Press, 1996; ISBN 0-8493-8523-7. Это сугубо техническая работа, за которую следует браться после Шнайера. В ней много сложных математических вычислений, но она, тем не менее, пригодна и людям, не понимающим в математике.

Journal of Cryptology, International Association for Cryptologic Research (IACR). См.http://www.iacr.org.

Advances in Cryptology, протокол конференций IACR CRYPTO, публикуемый ежегодно Springer-Verlag. См.http://www.iacr.org.

Cryptography for the Internet, Philip Zimmermann, Scientific American, октябрь 1998 (вводная консультативная статья).

The Twofish Encryption Algorithm: A 128-Bit Block Cipher, Bruce Schneier, et al, John Wiley & Sons, Inc., 1999; ISBN: 0471353817. Содержит детальные сведения о шифре Twofish от критериев дизайна до криптоанализа алгоритма.

Политика криптографии

http://www.epic.org — Electronic Privacy Information Center.

http://www.crypto.org — Internet Privacy Coalition.

http://www.eff.org — Electronic Frontier Foundation.

http://www.privacy.org — The Privacy Page. Великолепный информационный ресурс по вопросам прав человека.

http://www.cdt.org — Center for Democracy and Technology.

http://www.philzimmermann.com — домашняя страница Фила Циммермана; его показания на сенатских слушаниях и пр.

Privacy on the Line: The Politics of Wiretapping and Encryption, Whitfield Diffie и Susan Landau, The MIT Press, 1998, ISBN 0-262-04167-7. В этой книге рассматриваются вопросы истории и политик криптографии и безопасности телекоммуникаций. Прекрасный текст даже для новичков и нетехнических читателей. Содержит сведения, которыми не владеют даже многие эксперты.

Technology and Privacy: The New Landscape, Philip Agre и Marc Rotenberg, The MIT Press, 1997; ISBN 0-262-01162-x.

Building in Big Brother, The Cryptographic Policy Debate, редактор — Lance Hoffman, Springer-Verlag, 1995; ISBN 0-387-94441-9.

The Code Book: The Evolution of Secrecy from Ancient Egypt to Quantum Cryptography, Simon Singh, Doubleday & Company, Inc., сентябрь 2000; ISBN: 0385495323. Эта книга — прекрасное введение для желающих понять, как человеческая необходимость на тайну связи утвердила себя через криптографию.

Crypto: How the Code Rebels Beat the Government — Saving Privacy in the Digital Age, Steven Levy, Penguin USA, 2001; ISBN 0140244328.

Сетевая безопасность

Building Internet Firewalls, Elizabeth D. Zwicky, D. Brent Chapman, Simon Cooper и Deborah Russell (редактор), O’Reilly & Associates, Inc., 2000; ISBN: 1565928717. Это практическое руководство по проектированию, построению и обслуживанию сетевых брандмауэров.

Firewalls and Internet Security: Repelling the Wily Hacker, William R. Cheswick, Steven M. Bellovin, Addison Wesley Longman, Inc., 1994; ISBN: 0201633574. Это практическое руководство по защите сетей от атак хакеров через Интернет.

Hacking Exposed: Network Security Secrets and Solutions, Stuart McClure, Joel Scambray и George Kurtz, The McGraw-Hill Companies, 1999; ISBN: 0072121270. Современный подход к взлому компьютеров и компьютерных сетей с позиций защиты и нападения.

Network Security: Private Communication in a Public World, второе издание, Charles Kaufman, Radia Perlman, and Mike Speciner, Pearson Education, 2002; ISBN: 0130460192. Книга содержит описания многих сетевых протоколов, включая Kerberos, IPsec, SSL и др., а также разъяснения основ криптографии, с позиций которых показывает принципы построения конкретных систем.

Глава 1. Основы криптографии

Юлий Цезарь не доверял гонцам. Поэтому, отправляя письма своим генералам, он заменял каждую букву A в своём сообщении на D, каждую B на E, и т. д. Только тот, кто знал правило «сдвига на 3» мог расшифровать его послание.

Итак, приступим.

Зашифрование и расшифрование

Информация, которая может быть прочитана, осмыслена и понята без каких-либо специальных мер, называется открытым текстом (plaintext, clear text). Метод искажения открытого текста таким образом, чтобы скрыть его суть, называется зашифрованием[2] — (encryption или enciphering). Зашифрование открытого текста приводит к его превращению в непонятную абракадабру, именуемую шифртекстом (ciphertext). Шифрование позволяет скрыть информацию от тех, для кого она не предназначается, несмотря на то, что они могут видеть сам шифртекст. Противоположный процесс по обращению шифртекста в его исходный вид называется расшифрованием (decryption или deciphering)[3].

Рисунок 1 иллюстрирует это.

Что такое криптография

Криптография— это наука об использовании математики для зашифрования и расшифрования данных. Криптография позволяет хранить важную информацию или передавать её по ненадёжным каналам связи (таким как Интернет) так, что она не может быть прочитана никем, кроме легитимного получателя.

В то время как криптография — это наука о защите данных, криптоанализ — это наука об анализировании и взломе зашифрованной связи. Классический криптоанализ представляет собой смесь аналитики, математических и статистических расчётов, а также спокойствия, решительности и удачи. Криптоаналитиков также называют взломщиками.