Криптографические методы защиты информации

1.3 Характеристика криптосистем.

Методы криптографической защиты информации

Готовое к передаче информационное сообщение, первоначально открытое и незащищенное, зашифровывается и тем самым преобразуется в шифрограмму, т. е. в закрытые текст или графическое изображение документа. В таком виде сообщение передается по каналу связи, даже и не защищенному. Санкционированный пользователь после получения сообщения дешифрует его (т. е. раскрывает) посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный, открытый вид сообщения, доступный для восприятия санкционированным пользователям.

Методу преобразования в криптографической системе соответствует использование специального алгоритма. Действие такого алгоритма запускается уникальным числом (последовательностью бит), обычно называемым шифрующим ключом.

Для большинства систем схема генератора ключа может представлять собой набор инструкций и команд либо узел аппаратуры, либо компьютерную программу, либо все это вместе, но в любом случае процесс шифрования (дешифрования) реализуется только этим специальным ключом. Чтобы обмен зашифрованными данными проходил успешно, как отправителю, так и получателю, необходимо знать правильную ключевую установку и хранить ее в тайне.

Стойкость любой системы закрытой связи определяется степенью секретности используемого в ней ключа. Тем не менее, этот ключ должен быть известен другим пользователям сети, чтобы они могли свободно обмениваться зашифрованными сообщениями. В этом смысле криптографические системы также помогают решить проблему аутентификации (установления подлинности) принятой информации. Взломщик в случае перехвата сообщения будет иметь дело только с зашифрованным текстом, а истинный получатель, принимая сообщения, закрытые известным ему и отправителю ключом, будет надежно защищен от возможной дезинформации.

Современная криптография знает два типа криптографических алгоритмов: классические алгоритмы, основанные на использовании закрытых, секретных ключей, и новые алгоритмы с открытым ключом, в которых используются один открытый и один закрытый ключ (эти алгоритмы называются также асимметричными). Кроме того, существует возможность шифрования информации и более простым способом — с использованием генератора псевдослучайных чисел.

Использование генератора псевдослучайных чисел заключается в генерации гаммы шифра с помощью генератора псевдослучайных чисел при определенном ключе и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым способом.

Надежность шифрования с помощью генератора псевдослучайных чисел зависит как от характеристик генератора, так и, причем в большей степени, от алгоритма получения гаммы.

Этот метод криптографической защиты реализуется достаточно легко и обеспечивает довольно высокую скорость шифрования, однако недостаточно стоек к дешифрованию и поэтому неприменим для таких серьезных информационных систем, каковыми являются, например, банковские системы.

Для классической криптографии характерно использование одной секретной единицы — ключа, который позволяет отправителю зашифровать сообщение, а получателю расшифровать его. В случае шифрования данных, хранимых на магнитных или иных носителях информации, ключ позволяет зашифровать информацию при записи на носитель и расшифровать при чтении с него.

Наиболее перспективными системами криптографической защиты данных сегодня считаются асимметричные криптосистемы, называемые также системами с открытым ключом. Их суть состоит в том, что ключ, используемый для зашифровывания, отличен от ключа расшифровывания. При этом ключ зашифровывания не секретен и может быть известен всем пользователям системы. Однако расшифровывание с помощью известного ключа зашифровывания невозможно. Для расшифровывания используется специальный, секретный ключ. Знание открытого ключа не позволяет определить ключ секретный. Таким образом, расшифровать сообщение может только его получатель, владеющий этим секретным ключом.

Известно несколько криптосистем с открытым ключом. Наиболее разработана на сегодня система RSA. RSA— это система коллективного пользования, в которой каждый из пользователей имеет свои ключи зашифровывания и расшифровывания данных, причем секретен только ключ расшифровывания.

Специалисты считают, что системы с открытым ключом больше подходят для шифрования передаваемых данных, чем для защиты данных, хранимых на носителях информации. Существует еще одна область применения этого алгоритма — цифровые подписи, подтверждающие подлинность передаваемых документов и сообщений.

Из изложенного следует, что надежная криптографическая система должна удовлетворять ряду определенных требований.

• Процедуры зашифровывания и расшифровывания должны быть «прозрачны» для пользователя.
• Дешифрование закрытой информации должно быть максимально затруднено.
• Содержание передаваемой информации не должно сказываться на эффективности криптографического алгоритма.

Процессы защиты информации, шифрования и дешифрования связаны с кодируемыми объектами и процессами, их свойствами, особенностями перемещения. Такими объектами и процессами могут быть материальные объекты, ресурсы, товары, сообщения, блоки информации, транзакции (минимальные взаимодействия с базой данных по сети). Кодирование кроме целей защиты, повышая скорость доступа к данным, позволяет быстро определять и выходить на любой вид товара и продукции, страну-производителя и т.д. В единую логическую цепочку связываются операции, относящиеся к одной сделке, но географически разбросанные по сети.

Например, штриховое кодирование используется как разновидность автоматической идентификации элементов материальных потоков, например товаров, и применяется для контроля за их движением в реальном времени. Достигается оперативность управления потоками материалов и продукции, повышается эффективность управления предприятием. Штриховое кодирование позволяет не только защитить информацию, но и обеспечивает высокую скорость чтения и записи кодов. Наряду со штриховыми кодами в целях защиты информации используют голографические методы.

Методы защиты информации с использованием голографии являются актуальным и развивающимся направлением. Голография представляет собой раздел науки и техники, занимающийся изучением и созданием способов, устройств для записи и обработки волн различной природы. Оптическая голография основана на явлении интерференции волн. Интерференция волн наблюдается при распределении в пространстве волн и медленном пространственном распределении результирующей волны. Возникающая при интерференции волн картина содержит информацию об объекте. Если эту картину фиксировать на светочувствительной поверхности, то образуется голограмма. При облучении голограммы или ее участка опорной волной можно увидеть объемное трехмерное изображение объекта. Голография применима к волнам любой природы и в настоящее время находит все большее практическое применение для идентификации продукции различного назначения.

Технология применения кодов в современных условиях преследует цели защиты информации, сокращения трудозатрат и обеспечение быстроты ее обработки, экономии компьютерной памяти, формализованного описания данных на основе их систематизации и классификации.

В совокупности кодирование, шифрование и защита данных предотвращают искажения информационного отображения реальных производственно-хозяйственных процессов, движения материальных, финансовых и других потоков, а тем самым способствуют обоснованности формирования и принятия управленческих решений.

Использование криптографических методов защиты информации при работе в глобальной сети

На сегодня при использовании методов криптографии имеется возможность защищенной от подслушивания передачи информации на расстояние в несколько десятков километров. При больших длинах линий связи классические методы распределения ключей и защиты информации оказываются пока более дешевыми и надежными.

В последнее время появились новые теоретические идеи для создания глобальных распределенных квантовых криптографических сетей. Они основаны на использовании безопасной передачи информации так называемых квантовых корреляций между двумя частицами, имеющими неклассические свойства, а также на использовании для хранения этих частиц квантовой памяти. Кроме того, появились сообщения об экспериментах по реализации ККС для защиты каналов связи между космическими аппаратами и земными станциями.

Заключение

Криптография сегодня - это важнейшая часть всех информационных систем: от электронной почты до сотовой связи, от доступа к сети Internet до электронной наличности. Криптография обеспечивает подотчетность, прозрачность, точность и конфиденциальность. Она предотвращает попытки мошенничества в электронной коммерции и обеспечивает юридическую силу финансовых транзакций. Криптография помогает установить вашу личность, но и обеспечивает вам анонимность. Она мешает хулиганам испортить сервер и не позволяет конкурентам залезть в ваши конфиденциальные документы. А в будущем, по мере того как коммерция и коммуникации будут все теснее связываться с компьютерными сетями, криптография станет жизненно важной.

Но присутствующие на рынке криптографические средства не обеспечивают того уровня защиты, который обещан в рекламе. Большинство продуктов разрабатывается и применяется отнюдь не в сотрудничестве с криптографами. Этим занимаются инженеры, для которых криптография -просто еще один компонент программы. Но криптография - это не компонент. Нельзя обеспечить безопасность системы, «вставляя» криптографию после ее разработки. На каждом этапе, от замысла до инсталляции, необходимо осознавать, что и зачем вы делаете. Для того, чтобы грамотно реализовать собственную криптосистему, необходимо не только ознакомится с ошибками других и понять причины, по которым они произошли, но и, возможно, применять особые защитные приемы программирования и специализированные средства разработки. На обеспечение компьютерной безопасности тратятся миллиарды долларов, причем большая часть денег выбрасывается на негодные продукты. К сожалению, коробка со слабым криптографическим продуктом выглядит так же, как коробка со стойким. Два криптопакета для электронной почты могут иметь схожий пользовательский интерфейс, но один обеспечит безопасность, а второй допустит подслушивание. Сравнение может указывать сходные черты двух программ, но в безопасности одной из них при этом зияют дыры, которых лишена другая система. Опытный криптограф сможет определить разницу между этими системами. То же самое может сделать и злоумышленник. На сегодняшний день компьютерная безопасность - это карточный домик, который в любую минуту может рассыпаться. Очень многие слабые продукты до сих пор не были взломаны только потому, что они мало используются. Как только они приобретут широкое распространение, они станут притягивать к себе преступников. Пресса тут же придаст огласке эти атаки, подорвав доверие публики к этим криптосистемам. В конце концов, победу на рынке криптопродуктов определит степень безопасности этих продуктов.

Практическая часть.

План:

2.1. Общая характеристика задачи

2.2. Описание алгоритма решения задачи

2.1. Общая характеристика задачи.

1.Название задачи: Расчет стоимости выпечных изделий хлебозавода «Колобок».

2.Цель решения задачи: произвести расчет стоимости компонентов выпечных изделий, предоставить их в виде таблицы, а также в графическом виде. Сформировать и заполнить форму калькуляции стоимости выпечных изделий.

3.Условие задачи: Хлебозавод «Колобок» осуществляет деятельность, связанную с выпечкой и продажей хлебобулочных изделий. Данные, на основании которых выполняется калькуляция стоимости выпечных изделий, приведены на рисунках 2.1 и 2.2.

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.
2. Результаты вычислений представить в виде таблицы, содержащей расчет стоимости выпечных изделий (рисунке 2.2), и в графическом виде.
3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования калькуляции стоимости выпечных изделий.
4. Сформировать и заполнить форму калькуляции стоимости (рисунке 2.3).

Расход продуктов

Рисунок 2.1. Данные о стоимости компонентов выпечных изделий

Стоимость выпечных изделий

Рисунок 2.2. Расчет стоимости выпечных изделий

Рисунок 2.3. Форма калькуляции стоимости выпечных изделий

Подобные задачи рассматриваются бухгалтерами или бухгалтерами-экономистами на предприятии по производству товара

2.2.  Описание алгоритма решения задачи.

1. Запустить процессор MS Excel.

2. Создать книгу с именем «Колобок».

3. Лист 1 переименовать в лист с названием Продукты.

4. На рабочем листе Продукты MS Excel создать таблицу расхода продуктов.

5. Заполнить таблицу расхода продуктов исходными данными (приложение 1).

6. Лист 2 переименовать в Компоненты.

7. На рабочем листе Компоненты  MS Excel создать таблицу, в которой будет содержаться расчет стоимости выпечных изделий.

8. Заполнить таблицу с расчетом стоимости выпечных изделий исходными данными (приложение 2).

9. Скопировать лист Компоненты вместе с таблицей «Стоимость выпечных изделий» перед Листом 2 и переименовать в Компоненты (2) (приложение 3).

10. Заполнить графу Стоимость компонента в изделии, руб.  таблицы «Стоимость выпечных изделий»,  находящейся на листе Компоненты (2) следующим образом:

Занести в ячейку E4 формулу:

=C4*D4.

Размножить введенную в ячейку E4 формулу для остальных ячеек ( с E5 по E8 ) данной графы.

Таким образом, будет выполнен цикл, управляющим параметром которого является номер строки.

11. Скопировать лист Компоненты (2), переименовать в Компоненты (3) и создать расположение таблицы на листе Excel(приложение 4).

12.Скопировать лист Компоненты (2), переименовать в Компоненты (4) и создать Шаблон таблицы (приложение 5).

13.  Создать лист Калькуляция.  На листе создать форму калькуляции стоимости выпечных изделий. Заполнить таблицу исходными данными. (приложение 6).

14. Скопировать лист Калькуляция вместе с таблицей и переименовать в Калькуляция (2) (приложение 7)

15.  Заполнить графу Стоимость компонента в изделии, руб.  таблицы «Калькуляция стоимости выпечных изделий»,  находящейся на листе Калькуляция следующим образом:

Занести в ячейку G11 формулу:

=ПРОСМОТР(D11;'Компоненты(2)'!$B$4:$B$6;'Компоненты (2)'!$E$4:$E$6).

Размножить введенную в ячейку G11 формулу для остальных ячеек (с G12 по G17 ) данной графы.

16. Путем создания межтабличных связей заполнить данную форму.

17. Создать диаграмму с названием «Стоимость компонента в изделии»  по данным компонентов пирожного бисквитно - кремового и пирожного песочного со сливочным кремом.

Перейти на лист Компоненты(2). Выделить диапазон данных для построения диаграммы Е4:Е8. Выбрать пункт меню Вставка-Диаграмма.

1 шаг. Выберите тип диаграммы «Круговая», вид «Объемная с разрезными секторами»

2 шаг. Укажите название диаграммы - «Стоимость компонента в изделии»

3 шаг. Выберите расположение диаграммы на отдельном листе.

Список литературы.

1. Косарев В.П – учебник «Экономическая информатика», Москва 2005 г.
2. Соболь Б.В., Галин А.Б., Панов Ю.В., Рашидова Е.В., Садовой Н.Н. – учебник «Информатика», Ростов – на – Дону 2005 г.
3. Одинцов Б.Е., Романов А.Н. – учебное пособие «Информатика в экономике», Москва 2008 г.