Материал: Щерба В.В. Криптографическая защита информации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИМЕНИ В.Я. КИКОТЯ»
_______________________________________________________________________________________________________
В. В. Щерба
КРИПТОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ
Курс лекций
Москва
2016
2
ББК 32.97
Щ61
Щерба, В. В.
Криптографическая защита информации : курс лекций /
В. В. Щерба. – М. : Московский университет МВД России имени В.Я. Кикотя, 2016. – 121 с. – ISBN 978-5-9694-0289-8.
Излагаются основные понятия и разделы, позволяющие получить представление о задачах и проблемах современной криптографии.
В сборнике лекций описаны как традиционные вопросы классификации и оценки надежности шифров, так и системные вопросы использования криптографических алгоритмов.
Предназначен для курсантов, слушателей и адъюнктов, изучающих дисциплины по безопасности информационных технологий, преподавателей, а также широкого круга специалистов, задачами которых являются квалифицированный выбор и организация использования криптографических средств защиты информации.
ББК 32.97
Рецензенты: преподаватель кафедры оперативно-розыскной деятельности Казанского юридического института МВД России кандидат педагогических наук подполковник полиции П. В. Матижев; профессор кафедры организации оперативно-разыскной деятельности Академии управления МВД России доктор юридических наук, доцент полковник полиции Е. Н. Яковец.
ISBN 978-5-9694-0289-8
© Московский университет МВД России имени В.Я. Кикотя, 2016 © Щерба В. В., 2016
|
|
3 |
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение…………………………………………………………… |
4 |
|
Лекция 1. Предмет, задачи и особенности изучения дисциплины… |
8 |
|
Лекция 2. Основные понятия и задачи криптографии…………. |
27 |
|
Лекция 3. Классификация и виды шифров……………………… |
41 |
|
Лекция 4. Формальные модели шифров…………………………. |
47 |
|
Лекция 5. Блочные системы шифрования……………………….. |
55 |
|
Лекция 6. |
Поточные системы шифрования……………………… |
60 |
Лекция 7. |
Системы шифрования с открытыми ключами………. |
67 |
Лекция 8. |
Идентификация………………………………………… |
71 |
Лекция 9. |
Криптографические хэш-функции……………………. |
80 |
Лекция 10. Цифровые подписи…………………………………… |
91 |
|
Лекция 11. Управление криптографическими ключами………… |
96 |
|
Лекция 12. Организационно-правовые аспекты применения крип- |
|
|
тографических систем…………………………………………….. |
110 |
|
Библиографический список………………………………………. |
120 |
|
4
ВВЕДЕНИЕ
Бурное развитие информационных технологий и внедрение автоматизированных методов и средств обработки информации во все сферы деятельности современного общества привели к необходимости широкого использования криптографических средств защиты информации. Сегодня без использования криптографии практически невозможно решение широкого круга задач обеспечения безопасности информации, связанных с сохранением ее секретности, конфиденциальности, целостности, аутентичности. При этом квалифицированное применение криптографических средств невозможно без знания теоретических основ криптографии.
В результате изучения дисциплины обучающиеся должны овладеть основными теоретическими положениями криптографии, лежащими в основе функционирования и определяющими возможности соответствующих средств защиты информации. К таким основным положениям относятся: понятийный аппарат, формальные модели и классификация шифров, надежность шифров, основные виды криптографических систем, протоколы идентификации субъектов и объектов информационного взаимодействия, распределения ключей, понятие и порядок применения цифровых подписей и т. д.
По содержанию материалы дисциплины связаны с такими учебными дисциплинами образовательного стандарта, как «Математика», «Информатика и математика», «Программно-аппаратная защита информации», «Инженерно-техническая защита информации» и рядом других.
ИБ и БИ и задачи криптографии. В соответствии со словарем русского языка1 безопасность – положение, при котором не угрожает опасность кому-либо или чему-либо. Если ввести понятие «состояние» объекта или субъекта, то с использованием этого понятия безопасность можно определить более строго, а именно: безопасность – это состояние объекта или субъекта, в котором в условиях действия опасностей (угроз) сохраняются (защищены) определенные качества объекта или субъекта.
Поясним суть понятия «состояние» объекта или субъекта. Для упрощения положим, что важнейшими качествами (признаками), кото-
1 Ожегов С. И. Словарь русского языка. М. : Советская энциклопедия, 1972.
С. 41.
5
рые отличают здорового человека от больного, являются значения температуры его тела и давления крови. В этих предположениях можно представить декартово пространство, где по осям координат отложены значения выделенных признаков. Очевидно, что каждая точка этого пространства отображает систему двух конкретных значений двух изучаемых признаков. С другой стороны, в условиях сделанных предположений каждая точка этого пространства характеризует состояние здоровья человека, т. е. отображает его возможное состояние. В связи с этим рассматриваемое пространство часто называют пространством состояний субъекта (рис. 1).
Рис. 1. Пространство состояний «здоров-болен» человека
Для каждого выделенного признака на соответствующей оси координат могут быть обозначены диапазоны значений признаков, характеризующие то или иное качественное состояние человека: здоров или болен. Тогда множество точек пространства, для которых значения каждого из выделенных признаков находятся в одном диапазоне, будут отображать состояние человека «здоров» (область, выделенная серым тоном), в другом диапазоне – «болен».
В общем случае пространство состояний объекта или субъекта является n-мерным декартовым пространством, по числу существенных признаков, используемых для описания объекта или субъекта; при этом значения отдельных признаков могут принимать как числовые, так и качественные значения (например, признак «внешний вид» может иметь следующие значения: неряшливый, опрятный, идеальный).