Moderní použití kryptologie: Porovnání verzí

m
 
(Není zobrazeno 21 mezilehlých verzí od 6 dalších uživatelů.)
Řádek 1: Řádek 1:
−
''„[[Základní rozdělení kryptologie|Kryptologie]] je matematický vědní obor, který se zabývá šifrovacími a kódovacími algoritmy.”''<ref name="doseděl">DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.</ref><br /><br />
+
[[Základní rozdělení kryptologie|Kryptologie]] je matematický vědní obor, který se zabývá utajováním a odkrýváním obsahu tajných zpráv. K tomu využívá šifrovací a dešifrovací algoritmy.<br />
  
 +
Slovo kryptologie pochází z řečtiny => '''kryptós''' = skrytý a '''logia''' = studovat<br />
 +
 +
'''Moderní kryptologie''' pracuje na pomezí matematiky, [[výpočetní technika|výpočetní techniky]] a elektrotechniky. Nejčastěji je využívána k ochraně dat ve formě, počítačového hesla, digitálního podpisu a také je využívána k autentizaci dat, viz níže.<ref>Cryptography. In: <i>Wikipedia: the free encyclopedia</i> [online]. Wikimedia Foundation, 2001-. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/cryptography</ref><br />
 +
 
Kryptologie se dále dělí na tři skupiny:
 
Kryptologie se dále dělí na tři skupiny:
 
* [[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. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.</ref>
+
* [[Steganografie]] - snaží se zakrýt existenci tajné zprávy<ref name="doseděl">DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.</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 ===
 
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.
 
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 ===
 
=== 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]]
−
 
 
== 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. 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|Obr. 1 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 />
−
[[Proudové šifry]] otevřený text šifrují po jednotlivých [[bit|bitech]].<br />
+
[[Proudové šifry]] otevřený text šifrují po jednotlivých [[Shannonovo chápání informace|bitech]].<br />
 
   
 
   
 
Oba typy šifrování se dost prolínají, dochází k přepínání mezi jednotlivými šiframi, v krajním případě může také délka bloku degradovat na velikost jednoho znaku.
 
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 [[módy činnosti|módů činnosti]].<ref name="doseděl"/>
 
Blokové šifrování je snadno prolomitelné, proto bylo vyvinuto pět [[módy činnosti|módů činnosti]].<ref name="doseděl"/>
−
==== 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 [[generátor pseudonáhodných čísel|pseudonáhodných čísel]], která jsou generována zpětnou vazbou.
 
−
* '''CFB (Cipher Feedback Mode)'''
 
−
:- ''„generátor pseudonáhodných čísel je řízen symboly šifrovaného textu”''<ref name="doseděl"/>
 
−
:- zpětná vazba až v úplném výstupu šifrovacího zařízení
 
−
* '''OFB (Output Feedback Mode)'''
 
−
:- ''„generátor pseudonáhodných čísel je řízen výstupem samotného generátoru”''<ref name="doseděl"/>
 
−
:- 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<ref name="doseděl"/>
 
  
 
==== 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 šifry'''  
 
* '''Substituční šifry'''  
−
:- písmena ve zprávě zachovávají svou pozici, ale během šifrování jsou nahrazena jinými znaky
+
** písmena ve zprávě zachovávají svou pozici, ale během šifrování jsou nahrazena jinými znaky
 
* '''Transpoziční šifry'''
 
* '''Transpoziční šifry'''
−
:- 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>
+
** 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'''.
 
V moderní kryptologii se využívají '''šifrovací algoritmy''', které tyto dvě techniky '''kombinují'''.
−
* '''[[DES|DES]] (Data Encryption Standard)'''
+
* [[DES|DES]] ([[Data Encryption Standard]])
−
:- symetrická bloková šifra, která má 2<sup>56</sup> klíčů
+
** symetrická bloková šifra, která má 2<sup>56</sup> klíčů
−
:- nejširší využití našla ve '''finančním sektoru'''
+
** nejširší využití našla ve '''finančním sektoru'''
−
:- je však snadno prolomitelná, klíč se v dnešní době dá vyhledat během jediného dne
+
** 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)
+
** 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)'''
+
* [[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)
+
** 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
+
** 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"/>
+
** 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">PIPER, Fred a  MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.</ref>
−
* '''[[IDEA|IDEA]] (International Data Encryption Algorithm)'''
+
* [[IDEA|IDEA]] (International Data Encryption Algorithm)
−
:- bloková šifra, která používá 128-bitový klíč a šifruje bloky o délce 64 bitů
+
** 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>
+
** 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)'''
+
* [[RC2]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)
−
:- bloková šifra, která pracuje s 64-bitovými bloky dat, autorem je Ronald Rivest
+
** bloková šifra, která pracuje s 64-bitovými bloky dat, autorem je Ronald Rivest
−
:- délka klíče se může měnit
+
** délka klíče se může měnit
−
*'''[[RC4]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)'''
+
* [[RC4]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)
−
:- proudová šifra, používá se např. pro '''šifrovaný přenos [[webové stránky|webových stránek]]'''
+
** proudová šifra, používá se např. pro šifrovaný přenos [[webové stránky|webových stránek]]
−
:- patent patří stejně jako u RC2 firmě RSA  
+
** patent patří stejně jako u RC2 firmě RSA  
−
:- až do roku 1994 byl tento algoritmus tajen<ref name="doseděl"/>
+
** až do roku 1994 byl tento algoritmus tajen<ref name="doseděl"/>
−
 
+
=== Asymetrická kryptografie ===
−
=== [[Asymetrická kryptografie|Asymetrická kryptografie]] ===
+
[[Asymetrická kryptografie]] využívá pro šifrování a dešifrování zprávy dva rozdílné klíče. Každý uživatel si tak nastaví veřejný šifrovací klíč a dešifrovací klíč soukromý. Soukromý klíč musí zůstat v tajnosti.<ref name="singh"/>[[Soubor:Asymetrická kryptografie.svg.png|thumb|Obr. 2 Asymetrická šifra]]
−
Asymetrická kryptografie využívá pro šifrování a dešifrování zprávy dva rozdílné klíče. Každý uživatel si tak nastaví veřejný šifrovací klíč a dešifrovací klíč soukromý. Soukromý klíč musí zůstat v tajnosti.<ref name="singh"/>[[Soubor:Asymetrická kryptografie.svg.png|thumb|Obr. 2 Asymetrická šifra]]
 
 
Tyto veřejné a soukromé klíče tvoří tzv. '''klíčový pár'''. Proto text, který je zašifrován jedním klíčem z páru, může být dešifrován pouze druhým klíčem ze stejného páru.<ref name="doseděl"/>
 
Tyto veřejné a soukromé klíče tvoří tzv. '''klíčový pár'''. Proto text, který je zašifrován jedním klíčem z páru, může být dešifrován pouze druhým klíčem ze stejného páru.<ref name="doseděl"/>
−
 
 
==== Algoritmy asymetrické kryptografie ====
 
==== Algoritmy asymetrické kryptografie ====
−
Tyto algoritmy se využívají nejen při šifrování, ale také při vytváření elektronických podpisů.<ref name="vondruška"/>
+
Tyto algoritmy se využívají nejen při šifrování, ale také při vytváření [[digitální podpis|elektronických podpisů]].<ref name="vondruška"/>
−
* '''RSA (podle počátečních písmen autorů)'''
+
* [[RSA]] (podle počátečních písmen autorů)
−
:- roku 1978 tento algoritmus vytvořili Ron Rivest, Adi Shamir a Len Adleman
+
** roku 1978 tento algoritmus vytvořili Ron Rivest, Adi Shamir a Len Adleman
−
:- velikost bloků se pohybuje od velikosti 640 bitů, výjimkou nebývají ani velikosti 1024 nebo 2048 bitů
+
** velikost bloků se pohybuje od velikosti 640 bitů, výjimkou nebývají ani velikosti 1024 nebo 2048 bitů
−
:- proces je pomalejší než u symetrických šifer, protože šifrovací i dešifrovací procesy zahrnují hodně výpočtů s velkými čísly
+
** proces je pomalejší než u symetrických šifer, protože šifrovací i dešifrovací procesy zahrnují hodně výpočtů s velkými čísly
−
:- největší uplatnění nacházejí při '''tvorbě digitálních podpisů''', příležitostně se používají také k '''šifrování symetrických algoritmů'''<ref name="piper"/>
+
** největší uplatnění nachází při '''tvorbě digitálních podpisů''', příležitostně se používá také k '''šifrování symetrických algoritmů'''
−
* '''El Gamal'''
+
* [[El Gamal]]
−
:- základ amerického '''[[standard pro digitální podpisy|standardu pro digitální podpisy]]''' (DSS)
+
** základ amerického [[standard pro digitální podpisy|standardu pro digitální podpisy]] (DSS)
−
:- klíče obdobných velikostí jako u RSA
+
** klíče obdobných velikostí jako u RSA
−
:- ne moc vhodný algoritmus pro klasické šifrování<ref name="piper"/>
+
** ne moc vhodný algoritmus pro klasické šifrování<ref name="piper"/>
−
 
+
== Využití moderní kryptologie ==
−
Využití moderní kryptologie
+
=== Autentizace ===
−
Digitální podpis
+
[[Autentizace]] má dva různé významy
−
 
+
# '''Autentizace původu dat''' - ověřuje odkud data skutečně pocházejí
−
== Zdroje ==
+
# '''Autentizace entit (párová)''' - jedna entita ověřuje entitu druhou
 +
Většinou probíhá právě výměnou zpráv mezi dvěma entitami = '''autentizační protokol'''.<br />
 +
V tomto kontextu nemusí být entitou pouze člověk, ale může se jednat i o počítač. Aby uživatel mohl prokázat svou totožnost, nejen jinému uživateli, ale i počítači, využívají se k tomu tři prvky:
 +
* '''něco známého''' - heslo, [[PIN]], atd.
 +
* '''něco vlastněného''' - plastiková kartička, autentizační kalkulačka, atd.
 +
* '''něco charakteristického pro uživatele''' - otisky prstů, sken sítnice, podpisy, rozpoznání hlasu
 +
Autentizace lze docílit také '''symetrickou kryptografií'''. Pak rozlišujeme dva druhy autentizace:
 +
# '''Jednostranná''' - jeden uživatel se prokazuje druhému (ověřování pravosti v bankomatu, přihlašování do počítače,...)
 +
# '''Oboustranná''' - oba uživatelé se prokazují navzájem (viz výše autentizační protokol)
 +
Nejrozšířenějším autentizátorem, hlavně ve finančním sektoru je [[kód pro ověření zprávy]] (MAC = Message Authentication Code)<ref name="piper"/>
 +
=== Digitální podpis ===
 +
[[Soubor:Digital Signature diagram cs.svg.png|thumb|Obr. 3 Digitální podpis]]
 +
Pro vytváření [[elektronický podpis|digitálních podpisů]] se využívají asymetrické algoritmy. Úkolem takového podpisu je zajistit, aby po podepsání nebyl obsah otevřeného textu pozměněn. Pracuje se s dvojicí klíčů, veřejným a soukromým.<br />
 +
Určitá osoba zaeviduje veřejný klíč u nezávislé autority a obdrží elektronické potvrzení o jeho vlastnictví = certifikát.<br />
 +
Vlastník soukromého klíče použije na otevřený text transformaci = '''elektronický podpis'''.<br />
 +
K veřejnému klíči má přístup kdokoliv, není důvod jej utajovat. Pomocí tohoto klíče lze pouze ověřit, že byl podepsán a že po podepsání nebyl text pozměněn.<ref name="vondruška"/><br />
 +
Zpracování asymetrické kryptografie je z výpočetního hlediska velice náročné, proto se využívají tzv. [[hashovací funkce]].<br />
 +
==== Hashovací funkce ====
 +
'''Hash''' = digitální otisk zprávy.<br />
 +
Základním principem je to, že výslednou hashovací funkcí je '''zhuštěný otisk''' => ten zastupuje původní zprávu. Hashovací funkce přijímají vstupní data libovolné délky, ale výstupní data jsou vždy řetězce o stejné délce.<ref name="piper"/>
 +
=== Certifikační autority ===
 +
Hlavním úkolem [[certifikační autorita|certifikační autority]] je poskytování digitálně podepsaných certifikátů, které propojí entitu s hodnotou jeho veřejného klíče. Aby mohl být certifikát udělen, musí být veřejný klíč všeobecně známý a přístupný.<br />
 +
'''Certifikát''' je podepsaná zpráva, na které najdeme totožnost entity, hodnotu jejího veřejnéh klíče a někdy také datum platnosti.
 +
== Odkazy ==
 
=== Reference ===
 
=== Reference ===
 
<references/>
 
<references/>
−
 
 
=== Použitá literatura ===
 
=== 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 />
+
* Cryptography. In: <i>Wikipedia: the free encyclopedia</i> [online]. Wikimedia Foundation, 2001-. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/cryptography
−
PIPER, Fred a MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-736-3074-5.<br />  
+
* DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.<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 />
+
* PIPER, Fred a MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-736-3074-5.<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 />
+
* 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 />
−
VONDRUŠKA, Pavel. <i>Kryptologie, šifrování a tajná písma</i>. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.
+
* 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.
 +
=== Doporučená 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 />
 +
=== 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<br />
 +
* Obr. 3 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Digital_Signature_diagram_cs.svg<br />
 +
=== Související články ===
 +
* [[Základní pojmy v kryptologii]]<br />
 +
* [[Základní rozdělení kryptologie]]<br />
 +
* [[Historie kryptologie]]<br />
 +
* [[Vládou ovládaná kryptologie]]<br />
 +
* [[Módy činnosti]]
 +
=== Klíčová slova ===
 +
Módy činnosti, Algoritmy kryptologie, Šifrování, Digitální podpis
  
−
=== Zdroje obrázků ===
+
[[Kategorie: Informační studia a knihovnictví]]
−
Obr. 1 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Symetrick%C3%A1_%C5%A1ifra.png?uselang=cs<br />
+
[[Kategorie:Zpracování informací a informační servis]]
−
Obr. 2 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asymetrick%C3%A1_kryptografie.svg
+
[[Kategorie:Duplicity UISK]]

Aktuální verze z 3. 2. 2019, 23:18

Kryptologie je matematický vědní obor, který se zabývá utajováním a odkrýváním obsahu tajných zpráv. K tomu využívá šifrovací a dešifrovací algoritmy.

Slovo kryptologie pochází z řečtiny => kryptós = skrytý a logia = studovat

Moderní kryptologie pracuje na pomezí matematiky, výpočetní techniky a elektrotechniky. Nejčastěji je využívána k ochraně dat ve formě, počítačového hesla, digitálního podpisu a také je využívána k autentizaci dat, viz níže.[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]

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.[2]

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.[2]

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[5]
  • 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[6]
  • 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[2]

Asymetrická kryptografie

Asymetrická kryptografie využívá pro šifrování a dešifrování zprávy dva rozdílné klíče. Každý uživatel si tak nastaví veřejný šifrovací klíč a dešifrovací klíč soukromý. Soukromý klíč musí zůstat v tajnosti.[3]

Obr. 2 Asymetrická šifra

Tyto veřejné a soukromé klíče tvoří tzv. klíčový pár. Proto text, který je zašifrován jedním klíčem z páru, může být dešifrován pouze druhým klíčem ze stejného páru.[2]

Algoritmy asymetrické kryptografie

Tyto algoritmy se využívají nejen při šifrování, ale také při vytváření elektronických podpisů.[6]

  • RSA (podle počátečních písmen autorů)
    • roku 1978 tento algoritmus vytvořili Ron Rivest, Adi Shamir a Len Adleman
    • velikost bloků se pohybuje od velikosti 640 bitů, výjimkou nebývají ani velikosti 1024 nebo 2048 bitů
    • proces je pomalejší než u symetrických šifer, protože šifrovací i dešifrovací procesy zahrnují hodně výpočtů s velkými čísly
    • největší uplatnění nachází při tvorbě digitálních podpisů, příležitostně se používá také k šifrování symetrických algoritmů
  • El Gamal

Využití moderní kryptologie

Autentizace

Autentizace má dva různé významy

  1. Autentizace původu dat - ověřuje odkud data skutečně pocházejí
  2. Autentizace entit (párová) - jedna entita ověřuje entitu druhou

Většinou probíhá právě výměnou zpráv mezi dvěma entitami = autentizační protokol.
V tomto kontextu nemusí být entitou pouze člověk, ale může se jednat i o počítač. Aby uživatel mohl prokázat svou totožnost, nejen jinému uživateli, ale i počítači, využívají se k tomu tři prvky:

  • něco známého - heslo, PIN, atd.
  • něco vlastněného - plastiková kartička, autentizační kalkulačka, atd.
  • něco charakteristického pro uživatele - otisky prstů, sken sítnice, podpisy, rozpoznání hlasu

Autentizace lze docílit také symetrickou kryptografií. Pak rozlišujeme dva druhy autentizace:

  1. Jednostranná - jeden uživatel se prokazuje druhému (ověřování pravosti v bankomatu, přihlašování do počítače,...)
  2. Oboustranná - oba uživatelé se prokazují navzájem (viz výše autentizační protokol)

Nejrozšířenějším autentizátorem, hlavně ve finančním sektoru je kód pro ověření zprávy (MAC = Message Authentication Code)[5]

Digitální podpis

Obr. 3 Digitální podpis

Pro vytváření digitálních podpisů se využívají asymetrické algoritmy. Úkolem takového podpisu je zajistit, aby po podepsání nebyl obsah otevřeného textu pozměněn. Pracuje se s dvojicí klíčů, veřejným a soukromým.
Určitá osoba zaeviduje veřejný klíč u nezávislé autority a obdrží elektronické potvrzení o jeho vlastnictví = certifikát.
Vlastník soukromého klíče použije na otevřený text transformaci = elektronický podpis.
K veřejnému klíči má přístup kdokoliv, není důvod jej utajovat. Pomocí tohoto klíče lze pouze ověřit, že byl podepsán a že po podepsání nebyl text pozměněn.[6]
Zpracování asymetrické kryptografie je z výpočetního hlediska velice náročné, proto se využívají tzv. hashovací funkce.

Hashovací funkce

Hash = digitální otisk zprávy.
Základním principem je to, že výslednou hashovací funkcí je zhuštěný otisk => ten zastupuje původní zprávu. Hashovací funkce přijímají vstupní data libovolné délky, ale výstupní data jsou vždy řetězce o stejné délce.[5]

Certifikační autority

Hlavním úkolem certifikační autority je poskytování digitálně podepsaných certifikátů, které propojí entitu s hodnotou jeho veřejného klíče. Aby mohl být certifikát udělen, musí být veřejný klíč všeobecně známý a přístupný.
Certifikát je podepsaná zpráva, na které najdeme totožnost entity, hodnotu jejího veřejnéh klíče a někdy také datum platnosti.

Odkazy

Reference

  1. ↑ Cryptography. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. Wikimedia Foundation, 2001-. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/cryptography
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 DOSEDĚL, Tomáš. Počítačová bezpečnost a ochrana dat. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.
  3. ↑ 3,0 3,1 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. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 PIPER, Fred a MURPHY, Sean. Kryptografie. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 VONDRUŠKA, Pavel. Kryptologie, šifrování a tajná písma. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.

Použitá literatura

  • Cryptography. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. Wikimedia Foundation, 2001-. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/cryptography
  • 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.

Doporučená 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.

Zdroje obrázků

Související články

Klíčová slova

Módy činnosti, Algoritmy kryptologie, Šifrování, Digitální podpis

Citováno z „https://wikisofia.cz/w/index.php?title=Moderní_použití_kryptologie&oldid=57215“