Резюме. 
Криптографические методы защиты информации

Сложность практической реализации совершенных (теоретически стойких) криптосистем и ограниченная пропускная способность закрытого канала, требующегося для обмена ключевой информацией, обусловливают необходимость поиска шифров, близких к совершенным, обеспечивающих гарантированную стойкость симметричных криптосистем на практике. К таким криптосистемам относятся современные композиционные блочные шифры, основанные на многократном повторении операций замены и перестановки. Основными типами структуры блочных симметричных шифров являются подстановочно-перестановочные сети (SP-сети), схема Фейстеля, структура «квадрат». Практическая стойкость этих структур обеспечивается, в основном, за счет нелинейности используемых блоков замен (S-блоков). Наиболее известными симметричными блочными шифрами являются алгоритм первого открытого стандарта шифрования DES, российский стандарт ГОСТ 28 147–89 и американский стандарт AES (алгоритм Rijndael). Симметричные блочные шифры имеют ряд режимов работы, каждый из которых адаптирован к определенным условиям и целям практического использования шифра, в частности позволяющих использовать их и для потокового шифрования данных.

Практическая стойкость является количественной характеристикой алгоритмов шифрования и определяется объемом ресурсов (время, память, количество и тип перехваченной информации), необходимым для вскрытия конкретного алгоритма шифрования. Практическая криптостойкость определяется лучшей из возможных атак на алгоритм, т. е. минимально необходимыми для вскрытия ресурсами.

Основными криптоаналитическими методами являются:

• • метод грубой силы, основанный на полном переборе вариантов ключей;
• • метод «встреча посередине», применяемый, в основном, к схемам многократного шифрования;
• • линейный, дифференциальный анализ и их комбинация, эксплуатирующие недостатки структуры алгоритма шифрования;
• • слайдовая атака и атака на связанных ключах, эксплуатирующие слабости и особенности процедуры расширения ключа;
• • атаки на программные и аппаратные реализации шифров (шифраторы), использующие утечки по побочным каналам.

Криптографический алгоритм считается практически стойким, если для него не существует атак, существенно более эффективных, чем метод грубой силы, а последний — практически неосуществим при современном уровне развития средств вычислительной техники. В этом случае практическая стойкость криптографического алгоритма фактически определяется длиной его ключа. Требования к длине ключа постоянно растут: в настоящее время для симметричных криптосистем рекомендовано использование ключей не короче 128 бит.

Важным фактором обеспечения надежности сетей засекреченной связи является генерация ключей, практически неотличимых от случайных, а также надежное хранение и распределение ключевой информации. Самым эффективным на сегодняшний день криптографически сильным генератором псевдослучайных чисел является BBS-генератор, используются генераторы на основе блочных алгоритмов шифрования и односторонних хэш-функций.

Другим аспектом безопасности засекреченной связи является возможность противостоять случайным и преднамеренным искажениям передаваемой информации. Для этих целей используются методы помехоустойчивого кодирования и имитозащиты соответственно. Для обеспечения имитозащиты используется зависящая от открытого текста и секретного ключа криптографическая контрольная сумма — имитовставка алгоритма ГОСТ или код аутентификации MAC. Кроме того, для целей имитозащиты могут применяться односторонние хэш-функции и технология электронной подписи.

Высокая эффективность в сочетании с достаточной практической надежностью обусловили широкое распространение симметричных блочных криптосистем на практике.