Контроль целостности

Криптографические методы позволяют надежно контролировать целостность как отдельных порций данных, так и их наборов (таких, как поток сообщений); определять подлинность источника данных; гаран­тировать невозможность отказаться от совершенных действий ("неотказуемость").

В основе криптографического контроля целостности лежат два по­нятия:

• хэш-функция;

• электронная цифровая подпись (ЭЦП).

Хэш-функция — это труднообратимое преобразование данных (од­носторонняя функция), реализуемое, как правило, средствами симмет­ричного шифрования со связыванием блоков. Результат шифрования по­следнего блока (зависящий от всех предыдущих) и служит результатом хэш-функции.

Пусть имеются данные, целостность которых нужно проверить, хэш-функция и ранее вычисленный результат ее применения к исходным данным (так называемый дайджест). Обозначим хэш-функцию через h, исходные данные — через Т, проверяемые данные — через Т. Контроль це­лостности данных сводится к проверке равенства h(T') = h(T). Если оно выполнено, считается, что Т' = Т. Совпадение дайджестов для различных данных называется коллизией. В принципе, коллизии, конечно, возмож­ны, поскольку мощность множества дайджестов меньше, чем мощность множества хэшируемых данных, однако то, что h есть функция односто­ронняя, означает, что за приемлемое время специально организовать кол­лизию невозможно.

Рассмотрим теперь применение асимметричного шифрования для выработки и проверки электронной цифровой подписи. Пусть Е(Т) обозначает результат зашифрования текста Т с помощью откры­того ключа, a D(T) — результат расшифрования текста Т (как правило, шифрованного) с помощью секретного ключа. Чтобы асимметричный метод мог применяться для реализации ЭЦП, необходимо выполнение тождества «( /;»

E(D(T)) = D(E(T))=T \„Т.

На рис. 11.1 показана процедура выработки электронной цифровой подписи, состоящая в шифровании преобразованием D дайджеста h(T).

Сообщение

Рис.11.1. Схема процедуры выработки электронной цифровой подписи

Проверка ЭЦП может быть реализована так, как показано на рис.11.2.

Рис. 11.2. Схема процедуры проверки электронной цифровой подписи

Из равенства E(S') = h(T') I следует, что S' = D(h(T) (для доказательства достаточно применить к обеим частям преобразование D и вычеркнуть в левой части тождественное преоб­разование D(E())). Таким образом, электронная цифровая подпись защища­ет целостность сообщения и удостоверяет личность отправителя, то есть за­щищает целостность источника данных и служит основой неотказуемости.

Два российских стандарта: ГОСТ Р 34.10-94 "Процедуры выработки и проверки электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма" и ГОСТ

Р 34.11-94 "Функция хэширова­ния", объединенные общим заголовком "Информационная технология. Криптографическая защита информации", регламентируют вычисление дайджеста и реализацию ЭЦП. В сентябре 2001 года был утвержден, а 1 июля 2002 года вступил в силу новый стандарт ЭЦП — ГОСТ Р 34.10-2001, разработанный специалистами ФАПСИ.

Для контроля целостности последовательности сообщений (то есть для защиты от кражи, дублирования и переупорядочения сообщений) применяют временные штампы и нумерацию элементов последователь­ности, при этом штампы и номера включают в подписываемый текст.