Курс - Информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

Криптографическая защита информации. Процедуры выработки и проверки

электронной подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма».

В значительном числе государств законодательство об электронных

подписях уже действует или находится на стадии принятия. Так, действуют За-

кон Итальянской Республики № 59 от 1 марта 1997 г. «Закон Бассанини», Закон

Германии «Об электронной цифровой подписи» 1997 г., Закон Штата Юта

(США) «Об электронной цифровой подписи» 1996 г., законы штата Калифор-

нии (1995) и штата Массачусетс, Постановление Штата Флорида «Об элек-

тронной цифровой подписи 1996 г.», и, наконец, в США принят Федеральный

закон «Об электронных подписях в глобальной и национальной коммерции».

Необходимо также назвать Директиву Европарламента и Совета Европы «Об

электронных подписях».

В настоящее время в соответствии с планом законодательных работ

Правительства Российской Федерации разработан проект федерального закона

«Об электронной цифровой подписи». Разработчики проекта: Минсвязи, ФАП-

СИ, Банк России, ФСБ, ФКЦБ.

В результате принятия российского закона об ЭЦП можно решить не-

сколько важнейших юридических задач:

— осуществить принципиальное признание ЭЦП в качестве аналога

собственноручной подписи для значительно более широкого круга юридиче-

ских действий и документов, нежели это предусмотрено в ГК РФ, который до-

пускает ее использование только при заключении договоров и иных сделок;

— легализовать использование ЭЦП в качестве функционального экви-

валента собственноручной подписи в случаях, когда это прямо не запрещено

законодательством (в зарубежном законодательстве об электронной подписи

такие запреты относятся к завещанию, процессуальным документам и ряду

других; конечно, потребуется внести ряд изменений и дополнений в действую-

щие российские законы);

— установить четкие требования, при соблюдении которых электронная

цифровая подпись считается равнозначной собственноручной подписи лица;

— ликвидировать ряд противоречий и неопределенностей в отношении

ЭЦП, существующих в действующих российских законах;

— ввести в действие правовой механизм, регулирующий создание и дея-

тельность, а кроме того, конкретные права, обязанности и ответственность удо-

стоверяющих центров открытых ключей ЭЦП.

22 марта 2001 г. правительство одобрило собственный законопроект «Об

электронно-цифровой подписи», один из вариантов документа, работа над ко-

торым была начата в 1997 г. и шла чрезвычайно бурно. Только в Думе за подго-

товку законопроекта были ответственны пять комитетов, каждый из которых

готовил свой вариант закона, и ходило еще несколько вариантов, подготовлен-

ных отдельными депутатами. Но все варианты, кроме правительственного, бы-

ли правительством же и отвергнуты, и, судя по всему, именно этот законопро-

ект согласованный между пятнадцатью ведомствами, среди которых профиль-

ными являются Федеральное агентство правительственной связи и информации

(ФАПСИ) и Министерство связи, имеет наибольшие шансы стать законом. Од-

ни ругают его за излишнюю регламентацию технологий ЭЦП, в том числе и

разрешенных к применению, что в секторе быстро меняющихся высоких тех-

нологий особенно опасно. По мнению других, иметь хоть что-то лучше, чем

вообще ничего.

Проект закона предусматривает регламентацию следующих отношений,

связанных с созданием и использованием ЭЦП:

— правовой режим электронной цифровой подписи; требования к сер-

тификату ключа подписи; права и обязанности пользователя открытого ключа и

владельца сертификата ключа подписи (действие данного Закона не распро-

страняется на использование иных аналогов собственноручной подписи, преду-

смотренных законодательством РФ);

— условия применения средств электронной цифровой подписи (ис-

пользование сертифицированных средств ЭЦП является обязательным, если

иное не оговорено соглашением сторон);

— правовой статус удостоверяющих центров (юридических лиц, создан-

ных в соответствии с российским законодательством и осуществляющим дея-

тельность по выдаче сертификатов ключей подписи на основании лицензии).

Особенности функционирования удостоверяющих центров в корпоративных

информационных системах (по соглашению участников системы);

— ответственность удостоверяющих центров;

— условия выдачи, приостановления действия и аннулирования серти-

фиката ключа подписи;

— порядок использования электронной цифровой подписи в сфере госу-

дарственного управления;

— особенности использования электронной цифровой подписи в корпо-

ративных информационных системах;

— использование электронных данных, подписанных электронной циф-

ровой подписью, в качестве судебных доказательств.

Однако широкого распространения электронных подписей придется подождать

несколько лет.

2. Понятие электронной цифровой подписи

Суть цифровой подписи состоит в том, что для гарантированного под-

тверждения подлинности информации, содержащейся в электронном докумен-

те, а также для возможности неопровержимо доказать третьей стороне (партне-

ру, арбитру, суду и т.п.), что электронный документ был составлен именно кон-

кретным лицом или по его поручению и именно в том виде, в котором он

предъявлен, автору документа предлагается выбрать свое индивидуальное чис-

ло (называемое обычно индивидуальным ключом, паролем, кодом и т.д.) и ка-

ждый раз для «цифрового подписывания» сворачивать (замешивать) этот свой

индивидуальный ключ, хранимый в секрете от всех, с содержимым конкретно-

го электронного документа. Результат такого «сворачивания» — другое число

— может быть назван цифровой подписью данного автора под данным кон-

кретным документом.

3. Безопасность при использовании ЭЦП

Практический результат двадцатилетних научных поисков таких задач

оказался до некоторой степени парадоксальным: при всем многообразии из-

вестных сложных вычислительных задач практически применимой оказалась

одна — так называемая задача дискретного логарифмирования. В простейшем

варианте ее можно сформулировать так. Если заданы три больших целых по-

ложительных числа A, N, X, то, располагая даже несложными вычислительны-

ми устройствами типа карманного калькулятора или просто карандашом и бу-

магой, можно довольно быстро вычислить число A

как результат умножения

числа А на себя Х раз, а затем и остаток от деления этого числа нацело на N, за-

писываемый как В = A

mod(N). Задача же дискретного логарифмирования со-

стоит в том, чтобы по заданным числам А, В, N, таким, что В = A

mod(N), найти

Оказывается, задача дискретного логарифмирования при правильном

выборе целых чисел столь сложна, что позволяет надеяться на практическую

невозможность восстановления числа Х (индивидуального ключа подписыва-

ния) по числу В (применяемому в качестве ключа проверки).

Например, если взломщик (хакер) располагает вычислительной систе-

мой общей мощностью, скажем, 1 миллиард (10

) операций в секунду, а это

мощность современного суперкомпьютера типаСгау-3, то:

— за сутки непрерывной работы такой системы может быть решена за-

дача сложностью около 100 триллионов (или 1014) операций;

— за месяц—около 3-10

;

— за год—около 3-10

;

— за десять лет — около 3-10

;

— за тридцать лет — около 10

операций.

Таким образом, даже если допустить, что потенциальный взломщик

цифровой подписи располагает вычислительной системой, эквивалентной по

мощности тысяче (10

) суперкомпьютеров типа Сгау-3, на выполнение вычис-

лений объемом 10

операций ему потребовалось бы не менее тридцати лет не-

прерывной работы системы, а значит, цифровая подпись с надежностью не ме-

нее 10

может считаться практически неподделываемой.

4. Как работает криптозащита

С помощью специализированного программного обеспечения человек в

удостоверяющем центре или на своем личном компьютере создает ключ элек-

тронной цифровой подписи (ЭЦП), который делится на две взаимосвязанные

части — закрытую (секретную) и открытую. Секретный ключ создается в един-

ственном экземпляре в соответствии с требованиями безопасности, записывает-

ся на какой-либо носитель, например на дискету, и остается у собственника.

Открытый ключ рассылается контрагентам, которые с его помощью могут про-

верять документы, подписанные закрытым ключом.

В случае если стороны А и В заключили между собой договор об ис-

пользовании ЭЦП и обменялись открытыми ключами, они могут пересылать

друг другу электронные документы, подписанные секретным ключом (вариант

1).

В случае если у сторон А и С нет договорных отношений, обмен элек-

тронными документами без посредника становится небезопасным. В этом слу-

чае события развиваются по варианту 2. Посредник, удостоверяющий центр,

создает и рассылает участникам электронного документооборота свой собст-

венный открытый ключ ОК_ЦС. Сторонам! предъявляет удостоверяющему

центру свой открытый ключ (ОК_А), а центр возвращает стороне А сертификат

открытого ключа (Серт_А), который представляет собой тот же ОК_А, подпи-

санный секретным ключом центра сертификации СК_ЦС (1).

Сертификат открытого ключа — это своего рода электронный паспорт, в

нем содержится информация о владельце ключа, о пределе ответственности, о

сроке действия самого сертификата. Сведения обо всех сертификатах хранятся

в центре.

Сторона А посылает стороне С электронный документ, подписанный

своим секретным ключом СК_А, и свой сертификат открытого ключа, подпи-

санный секретным ключом центра сертификации СК_ЦС (2). Сторона С прове-

ряет подпись центра сертификации под сертификатом А с помощью полученно-

го ранее открытого ключа центра и убеждается, что этот сертификат принадле-

жит^. Затем С извлекает из сертификата А открытый ключ А и с его помощью

проверяет подпись под электронным документом.

Главный довод, который приводят люди из ФАПСИ в пользу примене-

ния российских средств шифрования ЭЦП, заключается в том, что они исполь-

зуют более сложные алгоритмы, чем те, которые имеют западное, в основном

американское, происхождение. Страны, где развита криптография,— это Рос-

сия и США. Но сильную криптографию американцы на рынок не выпускают.

Длинна американского ключа — кода шифрования — составляет 56 бит, тогда

как в единственном российском средстве, сертифицированном ФАПСИ, «Верба

5.1» — 1024 бит. (Недавно было объявлено, что сертификат ФАПСИ получило

еще одно средство криптографической защиты — Крипто Про CSP, разрабо-

танное в соответствии с криптографическим интерфейсом компании Microsoft

— CriptoAPI 2.0. Оно позволяет использовать стандартные приложения Micro-

soft с российской криптографией с длинной ключа 1024 бит.) На то, чтобы

взломать ключ длинной 1024 бит, самому современному компьютеру с произ-

водительностью 2 млн. операций в секунду потребуется 80 лет.

К тому же, как намекают в ФАПСИ, нет никакой гарантии, что в запад-

ных средствах крип-тозащиты нет «закладок», электронных «жучков», которые

могут передавать куда следует сведения о сделках, проводимых с использова-

нием американских средств защиты.

5. Зарубежные разработки

RSA — первый алгоритм цифровой подписи, который был разработан в

1977 г. в Массачу-сетском технологическом институте. RSA основывается на

том, что задача дискретного логарифмирования при выборе целого параметра п

в вице произведения двух различных простых чисел, примерно равных по по-

рядку, величина (то есть п = pq) становится не менее сложной, чем разложение

и на эти простые множители, а последняя задача давно (еще со времен Архиме-

да и Евклида) известна в математике как сложная.

По современным оценкам, сложность задачи разложения на простые

множители при целых числах п из 64 байт составляет порядка 10

—10

опера-

ций, то есть находится где-то на грани досягаемости для серьезного взломщика.

Поэтому обычно в системах цифровой подписи на основе алгоритма RSA при-

меняют более длинные целые числа п (обычно от 75 до 128 байт). Это приводит

к увеличению длины цифровой подписи относительно 64-байтного варианта

примерно на 20—100% (в данном случае ее длина совпадает с длиной записи

числа п), а также от 70% до 800% увеличивает время вычислений при подписы-

вании и проверке.

EGSA — существенным шагом вперед был алгоритм цифровой подписи,

предложенный в 1984 г. Тагиром Эль Гамалем (Tahir ElGamal). В этом алго-

ритме целое число п полагается равным специально выбранному большому

простому числу р, по модулю которого и производятся все вычисления. Такой

выбор позволяет повысить стойкость подписи при ключах длиной 64 байта

примерно в 1000 раз, т.е. при такой длине ключей обеспечивается уровень

стойкости порядка 10

. Правда при этом длина самой цифровой подписи уве-

личивается в два раза и составляет 128 байт.

Главная «заслуга» алгоритма Эль Гамаля в том, что он послужил осно-

вой для принятия нескольких стандартов цифровой подписи, в том числе на-

ционального стандарта США DSS, введенного в действие 1 декабря 1994 г., и

государственного стандарта РФ ГОСТ Р 34.10, введенного с 1 января 1995 г.

DSA — В 1991 г. Национальный институт стандартов и технологий

США разработал на основе алгоритма Эль Гамаля и представил на рассмотре-

ние Конгресса новый алгоритм цифровой подписи, получивший название Digi-

tal Signature Algorithm (DSA). Алгоритм DSA, ставший в дальнейшем основой

национального стандарта США на цифровую подпись, имеет ряд преимуществ

перед RSA:

— во-первых, при заданном уровне стойкости цифровой подписи целые

числа, с которыми приходится проводить вычисления, имеют запись как мини-

мум на 20% короче, благодаря чему сложность вычислений уменьшается не

менее чем на 70% и заметно сокращается объем используемой памяти;

— во-вторых, при выборе параметров достаточно проверить всего три

легко проверяемых условия;

— в-третьих, процедура подписывания по этому методу не позволяет

вычислять (как это возможно в RSA) цифровые подписи под новыми сообще-

ниями без знания секретного ключа.

Главным мотивом для принятия в 1994 г. в США национального стан-

дарта цифровой подписи (DSS) на основе алгоритма Эль Гамаля послужили эти

преимущества, а также соображения, связанные с возможностью его реализа-

ции любым разработчиком свободно, не заключая коммерческих лицензионных

соглашений с держателем патента компанией RSA Data Security.

6. Российские программные пакеты СКЗИ

Количество приложений, использующих Интернет для взаимодействия,

а вместе с этим и системы криптографической защиты с открытыми ключами

во всем мире быстро увеличивается. Любое современное приложение (от обыч-

ной электронной почты в сети Internet до средств обеспечения бизнеса) активно

использует средства криптографической защиты.

Общим свойством именно российских разработок является использова-

ние 1024-битного ключа шифрования против 64—128 в западных разработках и

соответствие ГОСТу.

Наиболее распостраненными являются следующие пакеты:

СКЗИ семейства «Нотариус»

Реализация усовершенствованного алгоритма позволила уменьшить

время подписывания электронного документа объемом 100 Кбайт до 0,124 с,

время проверки — 0,138 с. Длина подписи 40 байт, стойкость — 10

(примерно

год работы сети из нескольких десятков компьютеров).

Алгоритмические разработки позволили предложить пользователю ши-

рокий выбор программ с длинами цифровой подписи от 16 до 63 байт и уров-

нями стойкости соответственно от 10 до 10

(более 100 млрд. лет непрерывной

работы любой мыслимой вычислительной системы обозримого будущего).

ГОСТ 34.10. Стандарт на электронную подпись ГОСТ 34.10 был опуб-

ликован Госстандартом РФ в мае 1994 г. и вступил в действие с 1 января 1995 г.

В предварительном варианте он был введен как ведомственный стандарт на

цифровую подпись ЦБ РФ и использовался в этом качестве с сентября 1993 г.

по декабрь 1994 г. Алгоритмы вычисления и проверки подписи в ГОСТ 34.10

устроены аналогично алгоритму DSA.

СКЗИ семейства «Верба»

К достижениям криптографического свойства следует в первую очередь

отнести возможность использования открытых ключей размерности 1024 бита.

Такое увеличение размерности обеспечивает большую стойкость как шифрова-

ния, так и электронной подписи. Разработчикам СКЗИ семейства «Верба» уда-

лось принципиальным образом модернизировать реализацию алгоритмов, в ре-

зультате чего при использовании «длинных» (1024 бита) открытых ключей

СКЗИ версии 5.00 система выполняет криптографические преобразования

практически столь же быстро, как при использовании коротких (512 бит) от-

крытых ключей в других подобных программах. Использование открытых

ключей размерности 1024 является предпочтительным.

СКЗИ версии 5.00 допускает использование как «коротких», так и

«длинных» открытых ключей, что позволяет реализовывать в сетях связи раз-

личные стратегии перехода от размерности 512 к размерности 1024 (одновре-

менный или поэтапный переход).

Новые свойства и возможности версии 5.00:

— повышение криптографических качеств за счет использования откры-

тых ключей размерности 1024 бита; СКЗИ не теряет в быстродействии при ис-

пользовании «длинных» открытых ключей;

— появление библиотечной функции генерации ключей, обеспечиваю-

щей децентрализованное изготовление ключей на рабочих ПК;

— межсерийное шифрование: СКЗИ «Верба-0» превращается в глобаль-

ную систему;

— появление библиотечных функций поточного хэширования, форми-

рования «чистой» цифровой подписи, проверка цифровой подписи при непо-

средственном обращении к открытому ключу позволяют разработчикам

средств защиты использовать произвольные форматы цифровой подписи.

СКЗИКрипто Про CSP

СКЗИ КриптоПроСЗР вобрала в себя многолетний опыт отечественных

разработчиков криптографических средств и прикладных программистов, уча-

ствовавших в создании систем и реализации многочисленные проектов, ис-

пользующих СКЗИ и инфраструктуру открытого распределения ключей (Public

Key Infrastructure).

СКЗИ КриптоПро CSP реализует российские криптографические алго-

ритмы и разработана в соответствии с криптографическим интерфейсом фирмы

Microsoft — Cryptographic Service Provider (CSP).

СКЗИ КриптоПро CSP имеет сертификат ФАПСИ СФ/114-0411 от 11

марта 2001 г. и может быть использована для защиты информации, не содер-

жащей сведений, составляющих государственную тайну.

Основные функции, реализуемые СКЗИ КриптоПро CSP:

— генерация секретных (256 бит) и открытых (1024 бита) ключей элек-

тронной цифровой подписи и шифрования;

— формирование и хранение секретных ключей на дискетах 3,5";

— возможность генерации ключей с различными параметрами в соот-

ветствии с ГОСТ Р 34.10-94 («Информационная технология. Криптографиче-

ская защита информации. Система электронной цифровой подписи на базе

асимметричного криптографического алгоритма»);

— хеширование данных в соответствии с ГОСТ Р 34.11-94 («Информа-

ционная технология. Криптографическая защита информации. Функция хэши-

рования»);

— шифрование данных во всех режимах, определенных ГОСТ 28147-89

(«Системы обработки информации. Защита криптографическая»);

— имитозащита данных в соответствии с ГОСТ 28147-89; формирование

электронной цифровой подписи в соответствии с ГОСТ Р 34.10-94;

— опциональное использование пароля (пин-кода) для дополнительной

защиты ключевой информации;

— реализация мер защиты от несанкционированного доступа ключевой

информации пользователя.

В настоящее время СКЗИ КриптоПро CSP реализована для всех версий

ОС Windows: Windows 95, Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows 98 SE,

Windows ME, Windows NT, Windows 2000.

СКЗИ КриптоПро CSP встроена в систему Интернет-трейдинга Альфа-

Банка (Альфа-Директ), систему электронного документооборота Дело 96 (фир-

ма ЭОС), электронную почту Lotus (фирма Интертраст), клиент-банк (Ларго-