Устройство с одноразовыми ключами (одноразовый блокнот)

Шифратор, который нельзя вскрыть. Ключом (который имеет ту же длину, что и шифруемые данные) являются следующие n -бит из массива случайно созданных бит, хранящихся в этом устройстве. У отправителя и получателя имеются одинаковые устройства. После использования биты разрушаются, и в следующий раз используются другие биты.

Поточные шифры

Быстрые алгоритмы симметричного шифрования, обычно оперирующие битами (а не блоками бит). Разработаны как аналог устройства с одноразовыми ключами, и хотя не являются такими же безопасными, как оно, по крайней мере практичны.

Асимметричные криптосистемы

Часто называются криптосистемами с открытым ключом. В ней ключи для шифрования и дешифрования разные и взаимосвязаны, хотя и создаются вместе. Один ключ k1 — открытый, делается известным всем и используется для шифрования данных. Другой k2 — закрытый, держится в тайне и используется для дешифрования данных. Хотя можно шифровать и дешифровать обоими ключами, данные, зашифрованные открытым ключом, могут быть правильно расшифрованы только закрытым ключом. Все асимметричные криптосистемы являются объектом атак путем прямого перебора ключей, и поэтому в них должны использоваться гораздо более длинные ключи, чем те, которые используются в симметричных криптосистемах, для обеспечения эквивалентного уровня защиты. Это сразу же сказывается на вычислительных ресурсах, требуемых для шифрования, т. е. попросту увеличивается время, необходимое на шифрование данных, хотя алгоритмы шифрования на эллиптических кривых могут смягчить эту проблему.

Для того чтобы избежать низкой скорости алгоритмов асимметричного шифрования, генерируется временный симметричный ключ (сеансовый) k для каждого сообщения. Само сообщение шифруется с использованием этого временного сеансового ключа и симметричного алгоритма шифрования/дешифрования. Затем этот сеансовый ключ шифруется с помощью открытого асимметричного ключа получателя и асимметричного алгоритма шифрования. После этого этот зашифрованный сеансовый ключ вместе с зашифрованным сообщением передается получателю. Получатель использует тот же самый асимметричный алгоритм шифрования и свой закрытый ключ для расшифровки сеансового ключа, а полученный сеансовый ключ используется для расшифровки самого сообщения.

В асимметричных криптосистемах важно, чтобы сеансовые и асимметричные ключи были сопоставимы в отношении уровня безопасности, который они обеспечивают. Если используется короткий сеансовый ключ (например, 40-битовый DES), то не имеет значения, насколько велики асимметричные ключи. Хакеры будут атаковать не их, а сеансовые ключи. Асимметричные открытые ключи уязвимы к атакам прямым перебором отчасти из-за того, что их тяжело заменить. Если атакующий узнает секретный асимметричный ключ, то будет скомпрометировано не только текущее, но и все последующие взаимодействия между отправителем и получателем. Данная криптосистема используется в реализации PGP-ключей. Общая схема асимметричной криптосистемы выглядит так:

Асимметричные алгоритмы

Асимметричные алгоритмы используются в асимметричных криптосистемах для шифрования симметричных сеансовых ключей, которые в свою очередь используются для шифрования самих данных.

Более подробно с научной стороны с ассиметричными алгоритмами можно ознакомиться в книге Арто Саломаа, "Криптография с открытым ключом", Москва «Мир» 1995.

RSA

Популярный алгоритм асимметричного шифрования, стойкость которого зависит от сложности факторизации больших целых чисел. Называется по первым фамилиям авторов (Rivest-Shamir-Adleman). Лег в основу системы PGP (англ.: Pretty Good Privacy — Вполне хорошая секретность), реализованной под множество платформ, в том числе и под все операционные системы для IBM PC. С самого появления этой системы, спецслужбы США тщетно пытались бороться с ее распространением. Против Фила Циммермана (Phil Zimmerman), автора PGP, было возбуждено, а потом закрыто ("без комментариев") уголовное дело. Время от времени распространяется слух о том, что в очередную версию PGP вложена «закладка», позволяющая третьим лицам читать сообщения, зашифрованные PGP.

DSA

Переменная длина ключа до 1024 бит; ANSI X9.30-1.