ZASTOSOWANIE KRYPTOGRAFII W SZYFROWANIU DANYCH AUTOR EWA MICHNIEWICZ PRACA NAPISANA POD KIERNKIEM DR JACKA MATULEWSKIEGO

PODSTAWOWE ZADANIA KRYPTOGRAFII Poufność zapewnia tylko i wyłącznie uprawnionym do tego jednostkom na korzystanie i oglądanie danych w czytelnej formie. Uwierzytelnianie jest to proces potwierdzający podaną tożsamość użytkownika, urządzenia końcowego, bądź jednego i drugiego. Może to być klient, serwer, zwrotnica, router, ściana ogniowa. Integralność zapewnia, że dane nie zostały w żaden sposób zmienione lub zniszczone przez osoby niepowołane. Niezaprzeczalność tworzenie zaszyfrowanych dowodów przesłania wiadomości, uniemożliwiających nadawcy wyparcie się autorstwa

Techniki szyfrowania danych Tryb elektronicznej książki kodowej ECB (Electronic Code Book) Tryb wiązania bloków zaszyfrowanych CBC (Cipher Block Chaining Tryb sprzężenia zwrotnego zaszyfrowanego tekstu CFB (Cipher Feedback). Tryb sprzężenia zwrotnego bloków wyjściowych OFM (Output Feedback ) Reprezentuje najprostszą technikę szyfrowania blokowego. Po wstępnym podzieleniu tekstu jawnego na bloki, każdy blok szyfrowany jest w blok szyfrogramu. Każdy blok tekstu jawnego jest przed szyfrowaniem łączony operacją XOR z poprzednim blokiem szyfrogramu. Wykorzystano w tym trybie mechanizm sprzężenia zwrotnego tzn. blok wyjściowy jest wykorzystywany do modyfikacji kolejnego bloku wejściowego. Umożliwia szyfrowanie danych w jednostkach mniejszych niż rozmiar pobranego bloku tekstu jawnego. Jest podobny do trybu CFB z tą różnicą, że zamiast wyniku operacji XOR na najmłodszej pozycji rejestru przesuwającego kierowany jest wynik szyfrowania kluczem K bloku najstarszych bitów rejestru. Stosowane do transmisji pojedynczych wartości, np. klucza; Transmisja większych zestawów danych, np. FTP; Transmisja strumieniowa bajt po bajcie, np. TELNET; Transmisja strumieniowa bajt po bajcie, w kanałach podatnych na zakłócenia.

Pojęcia stosowane w kryptografii Szyfrowanie Proces przekształcania tekstu jawnego w szyfrogram tak, że zostaje ukryta jego zawartość. Do przekształcenia używa się algorytmu szyfrującego. Deszyfrowanie Proces przekształcania szyfrogramu w tekst jawny tak, że jego zawartość zostaje ponownie odkryta. Do przekształcenia używa się algorytmu deszyfrującego. Algorytm szyfrujący Jest to zbiór metod postępowania, który prowadzi do zaszyfrowania tekstu jawnego w szyfrogram. Algorytm deszyfrujący Zbiór metod służących do przekształcenia szyfrogramu w tekst jawny. Klucz Zbiór informacji potrzebnych algorytmowi szyfrującemu lub deszyfrującemu do poprawnego działania. Może to być jeden bajt albo kilkaset bitów. Klucz może być tajny albo publiczny. Klucz tajny Dla algorytmów symetrycznych jest to zarówno klucz szyfrujący jak i deszyfrujący. Dla algorytmów asymetrycznych jest to klucz prywatny służący jedynie do deszyfrowania. Klucz jawny Dla algorytmów asymetrycznych jest to klucz szyfrujący. Jest udostępniany publicznie.

Kryptograficzne funkcje hashujące są zwykle używane do obliczenia wyciągu z wiadomości podczas tworzenia cyfrowego podpisu. Funkcja hashująca kompresuje bity wiadomości do wartości o określonej długości (hash value). Funkcja hashująca czyni to w sposób, który sprawia niezwykle trudnym pojawienie się wiadomości, która dałaby w rezultacie tę samą hash-wartość. Cyfrowe podpisy Niektóre algorytmy z kluczem publicznym mogą być używane do generowania cyfrowych podpisów. Podpis cyfrowy jest blokiem danych, który został wygenerowany za pomocą określonego tajnego klucza oraz istnieje klucz publiczny, który może być użyty do weryfikacji czy podpis został naprawdę wygenerowany za pomocą odpowiadającego klucza prywatnego. Algorytm użyty do generowania podpisu musi być taki, że bez znajomości klucza prywatnego nie jest możliwe stworzenie podpisu, który byłby zweryfikowany jako ważny.

Podział algorytmów Algorytmy ograniczone Dzisiaj interesuje się nimi jedynie z historycznego punktu widzenia i nie są dobre dla potrzeb prawdziwego bezpieczeństwa. Wystarczy bowiem odkryć jeden algorytm by możliwe było odszyfrowanie wszystkich wiadomości, które zostały nim zakodowane. II Algorytmy z kluczem ich algorytmy są znane, ale by odczytać konkretną wiadomość musimy posiadać właściwy klucz.

1. Symetryczne – używają tego samego klucza do szyfrowania i do deszyfrowania wiadomości, albo klucz deszyfrujący da się bezpośrednio wyprowadzić z klucza szyfrującego. Znajomość zatem dobrego klucza służącego do zakodowania wiadomości umożliwia także jej odczytanie. Są szybsze od asymetrycznych. Strumieniowe – kodują jedną jednostkę informacji (bit) w tym samym czasie Blokowe – kodują grupę informacji (wiele bitów) w tym samym czasie 2. Asymetryczne (z kluczem publicznym) – używają odmiennego klucza do szyfrowania i deszyfrowania, a klucza deszyfrującego nie da się wyprowadzić z klucza szyfrującego. Klucz szyfrujący jest zwykle udostępniany publicznie tak, iż każdy może zakodować informację jednak jej odczytanie możliwe jest jedynie przez adresata, który posiada odpowiedni klucz deszyfrujący – nie ujawniany.  

Szyfrowanie symetryczne

DES 3DES RC-2 RC-4 RC-5 IDEA Blowfish Rijndael Do najczęściej używanych i obecnie stosowanych algorytmów z kluczem symetrycznym należą:   DES 3DES   RC-2            RC-4            RC-5            IDEA            Blowfish            Rijndael

Szyfrowanie asymetryczne

Do wykorzystywanych obecnie algorytmów opartych o metodę klucza asymetrycznego należą:        DSS      ElGamal        RSA.

PROGRAM SZYFROWNIK

Program ma na celu przedstawienie różnych rodzajów szyfrów Szyfrowanie tekstowe Zastosowanie szyfru Cezara Rot 13 Zastosowanie dowolnego przesunięcia Operacja XOR Kodowanie przy użyciu hasła

Szyfrowanie tekstowe Tekst jawny Tekst zaszyfrowany

Szyfr Cezara Szyfr Cezara jest prostym rodzajem szyfrowania wiadomości, która stosował już Juliusz Cezar. Jest to szyfr podstawieniowy prosty (monoalfabetyczny), w którym każdemu pojedynczemu znakowi w tekście odpowiada dokładnie jeden znak w tekście zaszyfrowanym.

ROT 13 Zasada działania jest identyczna jak w przypadku szyfru Cezara - różnica polega na wartości przesunięcia. W tym przypadku każdą literę tekstu jawnego zamieniamy na literę, znak przesunięty o 13 miejsca w prawo podczas szyfrowania . W celu odszyfrowania tekst powtarzamy operację tym razem przesuwając litery, znaki o 13 pozycje w lewo.

Dowolne przesunięcie Działanie szyfrowania/deszyfrowania z przesunięciem ma identyczna genezę jak w przypadku szyfru Cezara czy ROT 13. Jednak przesunięcie w tym programie wyznacza sam użytkownik. Wartość ta dla szyfrowania jak i deszyfrowania musi być identyczna.

XOR Operacja XOR to operacja na dwóch bitach zwracająca wartość 1 lub 0. 0 XOR 0 = 0 1 XOR 1 = 0 0 XOR 1 = 1 1 XOR 0 = 1 Procedura szyfrowania/deszyfrowania zostaje wykonana tak, że każdy znak tekstu jawnego/zaszyfrowanego zostaje xor’owany przez wartość $a86 i następnie zapisany do pliku wyjściowego. Po kolejnym dokonaniu operacji XOR z pliku zaszyfrowanego otrzymamy plik z tekstem jawnym. Procedury szyfruj /deszyfruj są identyczne.

Kodowanie przy użyciu hasła Znacznie lepszym sposobem ukrywania informacji jest ich kodowanie z użyciem hasła. Wybierając plik do zaszyfrowania z pola FileListBox1 wpisujemy hasło według którego ma być dany plik szyfrowany/odszyfrowywany. Wykonana zostaje procedura szyfrowania/deszyfrowania. hasło xor tekst_niezaszyfrowany = tekst_zaszyfrowany hasło xor tekst_zaszyfrowany = tekst_niezaszyfrowany

Podsumowanie