Moderní použití kryptologie: Porovnání verzí

(Zrušena verze 14207 od uživatele Simona.Kubisova (diskuse))
Řádek 4: Řádek 4:
 
* [[Kryptografie]] - zabývá se šifrovacími algoritmy a konstrukcí šifrovacích klíčů
 
* [[Kryptografie]] - zabývá se šifrovacími algoritmy a konstrukcí šifrovacích klíčů
 
* [[Kryptoanalýza]] - snaží se zajistit dešifrovací kód a prolomit šifrovací algoritmy
 
* [[Kryptoanalýza]] - snaží se zajistit dešifrovací kód a prolomit šifrovací algoritmy
−
* [[Steganografie]] - snaží se zakrýt existenci tajné zprávy <ref name="piper">PIPER, Fred a  MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. v českém jazyce. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.</ref>
+
* [[Steganografie]] - snaží se zakrýt existenci tajné zprávy <ref name="piper">PIPER, Fred a  MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.</ref>
 +
 
 +
Z hlediska historického dělíme kryptologii na dvě skupiny:
 +
* Klasická kryptologie
 +
* Moderní kryptologie
  
 
== Základní pojmy moderní kryptologie ==
 
== Základní pojmy moderní kryptologie ==
 
=== Šifrovací algoritmus ===
 
=== Šifrovací algoritmus ===
−
Algoritmus, který se snaží zašifrovat důležitá data. K šifrování a dešifrování těchto dat může být použit různý šifrovací klíč.
+
[[Algoritmus]], který se snaží zašifrovat důležitá data. K šifrování a dešifrování těchto dat může být použit různý šifrovací klíč.
  
 
=== Kódovací algoritmus ===
 
=== Kódovací algoritmus ===
Řádek 14: Řádek 18:
  
 
=== Prolomení algoritmu ===
 
=== Prolomení algoritmu ===
−
K prolomení dochází, pokud je možno chráněná data přečíst, aniž by byl znám šifrovací klíč nebo kódovací algoritmus.<ref name="doseděl"/>
+
K prolomení dochází, pokud je možno chráněná data přečíst, aniž by byl znám [[šifrovací klíč]] nebo kódovací algoritmus.<ref name="doseděl"/>
  
 
Další důležité pojmy z oblasti kryptologie viz [[Základní pojmy v kryptologii]]
 
Další důležité pojmy z oblasti kryptologie viz [[Základní pojmy v kryptologii]]
Řádek 20: Řádek 24:
 
== Dělení moderní kryptografie ==
 
== Dělení moderní kryptografie ==
 
=== [[Symetrická kryptografie]] ===
 
=== [[Symetrická kryptografie]] ===
−
Symetrická kryptografie využívá pro šifrování i dešifrování zprávy jeden klíč. Využívá se ve všech tradičních formách šifrování, které byly objeveny do 70. let 20. století. Výhodou je nízká výpočetní náročnost při vytváření a rychlost. Naopak nevýhodou je, že obě strany musí spolu sdílet tajný klíč, na kterém se musí předem dohodnout nebo jej předem náhodně vygenerovat. Na správu a počet klíčů je symetrická kryptografie velice náročná. Aby se předešlo vyzrazení, často se symetrické šifry používají v kombinaci se šifrou asymetrickou. Symetrické šifry dále dělíme na šifry blokové a proudové.<ref name="singh">SINGH, Simon. <i>Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii</i>. 2. vyd. v českém jazyce. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.</ref>
+
Symetrická kryptografie využívá pro šifrování i dešifrování zprávy jeden klíč. Využívá se ve všech tradičních formách [[šifrování]], které byly objeveny do 70. let 20. století. Výhodou je nízká výpočetní náročnost při vytváření a rychlost. Naopak nevýhodou je, že obě strany musí spolu sdílet tajný klíč, na kterém se musí předem dohodnout nebo jej předem náhodně vygenerovat. Na správu a počet klíčů je symetrická kryptografie velice náročná. Aby se předešlo vyzrazení, často se symetrické šifry používají v kombinaci se šifrou asymetrickou. Symetrické šifry dále dělíme na šifry blokové a proudové.<ref name="singh">SINGH, Simon. <i>Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii</i>. 2. vyd. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.</ref>
−
[[Soubor:Symetrická šifra.png|thumb|Symetrická šifra]]
+
[[Soubor:Symetrická šifra.png|thumb|Obr. 1 Symetrická šifra]]
 
==== Blokové a proudové šifry ====
 
==== Blokové a proudové šifry ====
 
[[Blokové šifry]] používají algoritmy, které otevřený text šifrují po blocích.<br />
 
[[Blokové šifry]] používají algoritmy, které otevřený text šifrují po blocích.<br />
Řádek 37: Řádek 41:
 
:- nevýhodou je stále stejné šifrování prvního bloku a to v módu ECB
 
:- nevýhodou je stále stejné šifrování prvního bloku a to v módu ECB
  
−
Další dva módy přepínají blokovací šifru do proudového režimu. Data jsou u těchto módů šifrována pomocí posloupnosti pseudonáhodných čísel, která jsou generována zpětnou vazbou.
+
Další dva módy přepínají blokovací šifru do proudového režimu. Data jsou u těchto módů šifrována pomocí posloupnosti [[generátor pseudonáhodných čísel|pseudonáhodných čísel]], která jsou generována zpětnou vazbou.
 
* '''CFB (Cipher Feedback Mode)'''
 
* '''CFB (Cipher Feedback Mode)'''
 
:- ''„generátor pseudonáhodných čísel je řízen symboly šifrovaného textu”''<ref name="doseděl"/>
 
:- ''„generátor pseudonáhodných čísel je řízen symboly šifrovaného textu”''<ref name="doseděl"/>
Řádek 52: Řádek 56:
 
==== Algoritmy symetrické kryptografie ====
 
==== Algoritmy symetrické kryptografie ====
 
Při tvorbě těchto algoritmů se používají dvě techniky, [[substituce]] a [[transpozice]].
 
Při tvorbě těchto algoritmů se používají dvě techniky, [[substituce]] a [[transpozice]].
−
* '''Substituční šifra'''  
+
* '''Substituční šifry'''  
−
:- během šifrování je každé písmeno nahrazeno jiným znakem, ve zprávě však zachovává svou pozici<ref name="singh"/>
+
:- písmena ve zprávě zachovávají svou pozici, ale během šifrování jsou nahrazena jinými znaky
−
 
+
* '''Transpoziční šifry'''
−
=== [[Asymetrická kryptografie]] ===
+
:- písmena si zachovávají svou totožnost, ale během šifrování se každé písmeno ve zprávě přemístí na jinou pozici<ref name="adams">ADAMS, Simon. <i>Šifry a kódy: od hieroglyfů po hackery</i>. 1. vyd. Praha: Slovart, 2003, 96 s. ISBN 80-7209-503-X.</ref>
  
 +
V moderní kryptologii se využívají '''šifrovací algoritmy''', které tyto dvě techniky '''kombinují'''.
 +
* '''[[DES|DES]] (Data Encryption Standard)'''
 +
:- symetrická bloková šifra, která má 2<sup>56</sup> klíčů
 +
:- nejširší využití našla ve '''finančním sektoru'''
 +
:- je však snadno prolomitelná, klíč se v dnešní době dá vyhledat během jediného dne
 +
:- v současnosti se proto DES používá ve verzi zvané '''trojitý DES''' => klíč se skládá ze dvou až tří DES klíčů (112 nebo 168 bitů)
 +
* '''[[AES|AES]] (Advanced Encryption Standard)'''
 +
:- šifrovací algoritmus pro '''ochranu elektronických dat''', který s původním názvem Rijndael zvítězil v soutěži pořádané [[Národní institut pro standardy a technologie|Národním institutem pro standardy a technologie]] (NIST)
 +
:- jedná se o symetrickou blokovou šifru, která k šifrování a dešifrování využívá jeden klíč
 +
:- délka klíče je může nabývat hodnoty 128, 192 a 256 bitů, měl by tak být odolný proti [[útok hrubou silou|útokům hrubou silou]]<ref name="piper"/>
 +
* '''[[IDEA|IDEA]] (International Data Encryption Algorithm)'''
 +
:- bloková šifra, která používá 128-bitový klíč a šifruje bloky o délce 64 bitů
 +
:- byla používána v [[Pretty Good Privacy]] (PGP) = počítačový program sloužící k '''šifrování a podepisování'''<ref name="vondruška">VONDRUŠKA, Pavel. <i>Kryptologie, šifrování a tajná písma</i>. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.</ref>
 +
* '''[[RC2]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)'''
 +
:- bloková šifra, která pracuje s 64-bitovými bloky dat, autorem je Ronald Rivest
 +
:- délka klíče se může měnit
 +
*'''[[RC4]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)'''
 +
:- proudová šifra, používá se např. pro '''šifrovaný přenos [[webové stránky|webových stránek]]'''
 +
:- patent patří stejně jako u RC2 firmě RSA
 +
:- až do roku 1994 byl tento algoritmus tajen<ref name="doseděl"/>
  
 +
=== [[Asymetrická kryptografie|Asymetrická kryptografie]] ===
 +
Asymetrická kryptografie využívá pro šifrování a dešifrování zprávy rozdílné klíče. Každý uživatel si tak nastaví veřejný šifrovací klíč a dešifrovací klíč soukromý. Soukromý klíč musí zůstat v tajnosti.
 +
[[Soubor:Asymetrická kryptografie.svg.png|thumb|Obr. 2 Asymetrická šifra]]
  
  
Řádek 70: Řádek 97:
 
=== Reference ===
 
=== Reference ===
 
<references/>
 
<references/>
 +
 +
=== Použitá literatura ===
 +
DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.<br />
 +
PIPER, Fred a MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-736-3074-5.<br />
 +
SINGH, Simon. <i>Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii</i>. 2. vyd. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.<br />
 +
ADAMS, Simon. <i>Šifry a kódy: od hieroglyfů po hackery</i>. 1. vyd. Praha: Slovart, 2003, 96 s. ISBN 80-7209-503-X.<br />
 +
VONDRUŠKA, Pavel. <i>Kryptologie, šifrování a tajná písma</i>. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.
 +
 +
=== Zdroje obrázků ===
 +
Obr. 1 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Symetrick%C3%A1_%C5%A1ifra.png?uselang=cs<br />
 +
Obr. 2 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asymetrick%C3%A1_kryptografie.svg

Verze z 17. 1. 2015, 01:19

„Kryptologie je matematický vědní obor, který se zabývá šifrovacími a kódovacími algoritmy.”[1]

Kryptologie se dále dělí na tři skupiny:

  • Kryptografie - zabývá se šifrovacími algoritmy a konstrukcí šifrovacích klíčů
  • Kryptoanalýza - snaží se zajistit dešifrovací kód a prolomit šifrovací algoritmy
  • Steganografie - snaží se zakrýt existenci tajné zprávy [2]

Z hlediska historického dělíme kryptologii na dvě skupiny:

  • Klasická kryptologie
  • Moderní kryptologie

Základní pojmy moderní kryptologie

Šifrovací algoritmus

Algoritmus, který se snaží zašifrovat důležitá data. K šifrování a dešifrování těchto dat může být použit různý šifrovací klíč.

Kódovací algoritmus

Algoritmus, který také chrání data, ale nevyužívá k tomu žádný šifrovací klíč. Data jsou utajena samotným algoritmem. Může se jednat např. o data v jiném jazyce, která budou rozluštěna pouze těmi, kteří daným jazykem hovoří.

Prolomení algoritmu

K prolomení dochází, pokud je možno chráněná data přečíst, aniž by byl znám šifrovací klíč nebo kódovací algoritmus.[1]

Další důležité pojmy z oblasti kryptologie viz Základní pojmy v kryptologii

Dělení moderní kryptografie

Symetrická kryptografie

Symetrická kryptografie využívá pro šifrování i dešifrování zprávy jeden klíč. Využívá se ve všech tradičních formách šifrování, které byly objeveny do 70. let 20. století. Výhodou je nízká výpočetní náročnost při vytváření a rychlost. Naopak nevýhodou je, že obě strany musí spolu sdílet tajný klíč, na kterém se musí předem dohodnout nebo jej předem náhodně vygenerovat. Na správu a počet klíčů je symetrická kryptografie velice náročná. Aby se předešlo vyzrazení, často se symetrické šifry používají v kombinaci se šifrou asymetrickou. Symetrické šifry dále dělíme na šifry blokové a proudové.[3]

Obr. 1 Symetrická šifra

Blokové a proudové šifry

Blokové šifry používají algoritmy, které otevřený text šifrují po blocích.
Proudové šifry otevřený text šifrují po jednotlivých bitech.

Oba typy šifrování se dost prolínají, dochází k přepínání mezi jednotlivými šiframi, v krajním případě může také délka bloku degradovat na velikost jednoho znaku.

Blokové šifrování je snadno prolomitelné, proto bylo vyvinuto pět módů činnosti.[1]

Módy činnosti blokových šifer

  • ECB (Electronic Cipher Book)
- základní mód, každému bloku otevřeného textu přiřadí jeden blok šifrovaného textu
- velice snadno prolomitelný
  • CBC (Cipher Block Chaining)
- mód, který se snaží zavést nějakou závislost mezi šifrovanými bloky => využívá k tomu nonekvivalenci (XOR)
- nevýhodou je stále stejné šifrování prvního bloku a to v módu ECB

Další dva módy přepínají blokovací šifru do proudového režimu. Data jsou u těchto módů šifrována pomocí posloupnosti pseudonáhodných čísel, která jsou generována zpětnou vazbou.

  • CFB (Cipher Feedback Mode)
- „generátor pseudonáhodných čísel je řízen symboly šifrovaného textu”[1]
- zpětná vazba až v úplném výstupu šifrovacího zařízení
  • OFB (Output Feedback Mode)
- „generátor pseudonáhodných čísel je řízen výstupem samotného generátoru”[1]
- zde je zpětná vazba již z výstupu generátoru

Pátý mód se používá ke zvýšení délky klíče.

  • EDE (Encryption-Decryption-Encryption)
- tři šifrovací bloky zapojené do série
- první a poslední blok je šifrován stejným klíčem K1, prostřední blok pak šifrovaná data dešifruje druhým klíčem K2[1]

Algoritmy symetrické kryptografie

Při tvorbě těchto algoritmů se používají dvě techniky, substituce a transpozice.

  • Substituční šifry
- písmena ve zprávě zachovávají svou pozici, ale během šifrování jsou nahrazena jinými znaky
  • Transpoziční šifry
- písmena si zachovávají svou totožnost, ale během šifrování se každé písmeno ve zprávě přemístí na jinou pozici[4]

V moderní kryptologii se využívají šifrovací algoritmy, které tyto dvě techniky kombinují.

  • DES (Data Encryption Standard)
- symetrická bloková šifra, která má 256 klíčů
- nejširší využití našla ve finančním sektoru
- je však snadno prolomitelná, klíč se v dnešní době dá vyhledat během jediného dne
- v současnosti se proto DES používá ve verzi zvané trojitý DES => klíč se skládá ze dvou až tří DES klíčů (112 nebo 168 bitů)
  • AES (Advanced Encryption Standard)
- šifrovací algoritmus pro ochranu elektronických dat, který s původním názvem Rijndael zvítězil v soutěži pořádané Národním institutem pro standardy a technologie (NIST)
- jedná se o symetrickou blokovou šifru, která k šifrování a dešifrování využívá jeden klíč
- délka klíče je může nabývat hodnoty 128, 192 a 256 bitů, měl by tak být odolný proti útokům hrubou silou[2]
  • IDEA (International Data Encryption Algorithm)
- bloková šifra, která používá 128-bitový klíč a šifruje bloky o délce 64 bitů
- byla používána v Pretty Good Privacy (PGP) = počítačový program sloužící k šifrování a podepisování[5]
  • RC2 (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)
- bloková šifra, která pracuje s 64-bitovými bloky dat, autorem je Ronald Rivest
- délka klíče se může měnit
  • RC4 (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)
- proudová šifra, používá se např. pro šifrovaný přenos webových stránek
- patent patří stejně jako u RC2 firmě RSA
- až do roku 1994 byl tento algoritmus tajen[1]

Asymetrická kryptografie

Asymetrická kryptografie využívá pro šifrování a dešifrování zprávy rozdílné klíče. Každý uživatel si tak nastaví veřejný šifrovací klíč a dešifrovací klíč soukromý. Soukromý klíč musí zůstat v tajnosti.

Obr. 2 Asymetrická šifra





Zdroje

Reference

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 DOSEDĚL, Tomáš. Počítačová bezpečnost a ochrana dat. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.
  2. ↑ 2,0 2,1 PIPER, Fred a MURPHY, Sean. Kryptografie. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.
  3. ↑ SINGH, Simon. Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii. 2. vyd. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.
  4. ↑ ADAMS, Simon. Šifry a kódy: od hieroglyfů po hackery. 1. vyd. Praha: Slovart, 2003, 96 s. ISBN 80-7209-503-X.
  5. ↑ VONDRUŠKA, Pavel. Kryptologie, šifrování a tajná písma. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.

Použitá literatura

DOSEDĚL, Tomáš. Počítačová bezpečnost a ochrana dat. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.
PIPER, Fred a MURPHY, Sean. Kryptografie. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-736-3074-5.
SINGH, Simon. Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii. 2. vyd. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.
ADAMS, Simon. Šifry a kódy: od hieroglyfů po hackery. 1. vyd. Praha: Slovart, 2003, 96 s. ISBN 80-7209-503-X.
VONDRUŠKA, Pavel. Kryptologie, šifrování a tajná písma. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.

Zdroje obrázků

Obr. 1 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Symetrick%C3%A1_%C5%A1ifra.png?uselang=cs
Obr. 2 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asymetrick%C3%A1_kryptografie.svg

Citováno z „https://wikisofia.cz/w/index.php?title=Moderní_použití_kryptologie&oldid=14279“