какие задачи выполняет криптография как наука
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ КРИПТОГРАФИИ
ПРЕДМЕТ КРИПТОГРАФИИ
Криптография — это наука о способах преобразования информации с целью ее защиты от незаконных пользователей. Методы решения противоположной задачи (взлом криптографической защиты) составляют предмет другой науки — криптоанализа.
Изучать их тоже надо совместно, потому что невозможно серьезно заниматься криптографией (например, разрабатывать шифры), не изучив криптоанализ.
Криптография возникла как наука о методах шифрования, и долгое время именно шифрование (т.е. защита передаваемых или хранимых данных от несанкционированного чтения) оставалась единственной проблемой, изучаемой криптографией.
Однако в последнее время, в связи с бурным развитием информационных технологий, возникло множество новых применений, напрямую не связанных с сокрытием секретной информации. Необходимость применения криптографических методов вытекает из условий, в которых происходит хранение и обмен информацией. В современных информационных системах очень часто происходит обмен данными в коллективах, члены которых не доверяют друг другу. В качестве примеров можно привести подписание контрактов или других документов, финансовые операции, совместное принятие решений и т.п. В таких ситуациях необходимы средства, гарантирующие, что в процессе обмена или
хранения информация не будет подвергнута искажениям, или не будет подменена целиком. Такую гарантию может дать только применение научно обоснованных криптографических методов.
Итак, целью применения криптографических методов является защита информационной системы от целенаправленных разрушающих воздействий (атак) со стороны противника. Способы защиты существенно зависят от ситуации: от какого рода угрозы необходимо защищаться, какими возможностями обладает противник.
Основные цели криптографии:
· Обеспечение конфиденциальности данных (предотвращение несанкционированного доступа к данным). Это одна из основных задач криптографии, для ее решения применяется шифрование данных, т.е. такое их преобразование, при котором прочитать их могут только законные пользователи, обладающие соответствующим ключом.
· Обеспечение целостности данных — гарантии того, что при передаче или хранении данные не были модифицированы пользователем, не имеющим на это права. Под модификацией понимается вставка, удаление или подмена информации, а также повторная пересылка перехваченного ранее текста.
· Обеспечение аутентификации. Под аутентификацией понимается проверка подлинности субъектов (сторон при обмене данными, автора документов, и т. д.) или подлинности самой информации. Частным случаем аутентификации является идентификация — процедура доказательства субъектом того, что он действительно является именно тем, за кого себя выдает. Во многих случаях субъект (X) должен не просто доказать свои права, но сделать это так, чтобы проверяющий субъект (Y) не смог впоследствии сам использовать полученную информацию для того, чтобы выдать себя за (X). Подобные доказательства называются «доказательствами с нулевым разглашением».
Помимо перечисленных основных задач можно назвать также электронное голосование, жеребьевку, разделение секрета (распределение секретной информации между несколькими субъектами таким образом, чтобы воспользоваться ей они могли только все вместе) и многое другое.
Примечание. Чем шифрование отличается от кодирования? Слова «кодирование » и «шифрование » часто используются как синонимы. Однако в современной прикладной математике (к которой можно отнести и криптографию) эти термины разделяются. Под шифрованием понимается такое преобразование текста (сообщения), в результате которого прочитать преобразованный текст может только тот, кто обладает специальным ключом. Кодированием называется
любое преобразование данных из одной формы представления в другую. Таким образом, кроме шифрования, термин «кодирование » включает в себя также так называемое «помехоустойчивое кодирование» (преобразование текста, позволяющее восстанавливать его в случае сбоя при передаче или хранении), сжатие данных и т.п. В широком смысле, кодированием можно назвать также сканирование текста или изображения, при котором информация преобразуется из визуального представления в цифровое.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
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.
Основные задачи криптографии
Проблема защиты информации в процессе ее передачи от одного абонента к другому является актуальной для человечества на протяжении длительного периода времени. На сегодняшний день специалистами найдено большое количество способов, которые позволяют скрыть смысл передаваемых сообщений от мошенников. Всем этим занимается такая наука, как криптография. Поэтому сегодня мы более подробно остановимся на том, какие существуют основные задачи криптографии.
Методы защиты секретных сообщений
Необходимо отметить, что на сегодняшний день ученые выработали различные способы защиты секретных сообщений, при этом не все они криптографические.
Так, первым способом является физическая защита материального носителя информации (МНИ). В качестве последнего может выступать флэш-карта, жесткий диск, обычный лист бумаги и т.д. Однако для реализации данного способа необходимо предусмотреть защищенный и недоступный противнику канал связи. В процессе истории, например, использовались специальные курьеры и почтовые голуби. Стоит указать, что физическая защита данных активно используется и сегодня. В том числе и в автоматизированных системах.
Вторым способом является стенографическая защита данных, предусматривающая попытку скрыть от мошенника сам факт наличия информации. В ходе его реализации важные сообщения либо МНИ скрываются среди иной открытой информации. Например, послания скрывались в пломбе зуба либо писались специальными чернилами.
Третий способ – криптографический. Учитывая рост внедрения информационных технологий в различные сферы жизни общества, он является на данный момент самым популярным и надежным. Этот способ предусматривает преобразование информации в целях сокрытия ее истинного смысла от иных лиц, не имеющих к ней специальный доступ. Сегодня специалистами-криптографами отдельное внимание уделяется исследованию математических методов изменения данных.
Криптоанализ и криптография
Важно знать, что параллельно с криптографией активно развивается такое направление, как криптоанализ. Это наука, которая изучает способы расшифровывания информации, которая была «скрыта» с помощью криптографических методов.
Результатом криптоанализа является получение ключа шифрования либо самой информации. Иногда эксперты объединяют обе науки в одну – криптологию, предметом которой являются обратимое преобразование данных в целях их защиты от доступа, стойкость шифров, а также надежность систем шифрования.
Сферы применения криптографии
Мы ниже приведем лишь некоторые из сфер современного общества, где применяется криптография.
Во-первых, передача информации с использованием открытых каналов связи. К последним можно отнести телефон, Интернет, адрес и т.д.
Во-вторых, обслуживание кредитных банковских карт.
В-третьих, обработка и хранение паролей пользователей.
В-четвертых, передача документов отчетности посредством сети Интернет.
В-пятых, безопасное хранение информации на персональном компьютере.
Стоит отметить, что количество сфер применения намного шире.
Основные задачи криптографии
Учитывая развитие информационных технологий, интерес к рассматриваемой науке вырос в разы. В том числе, расширился спектр задач данной дисциплины. Мы приведем Вам основные из них: