Ольга Полянская - Инфраструктуры открытых ключей

Криптография с открытыми ключами в чистом виде обычно не применяется, так как реализация асимметричных алгоритмов требует больших затрат процессорного времени. Тем не менее преимуществами криптографии с открытыми ключами пользуются при формировании и проверке цифровой подписи , а также для решения проблемы распределения ключей . Секретный ключ применяется для подписания данных, а открытый ключ - для их проверки. Единственно известный способ получить корректную подпись - использовать секретный ключ. Кроме того, для каждого сообщения формируется уникальная подпись. В целях повышения производительности подписывается не все сообщение, а его хэш-код [2]. Вообще, собственно цифровая подпись сообщения - это хэш-код сообщения , зашифрованный секретным ключом, он пересылается вместе с цифровым объектом и удостоверяет целостность самого объекта и подлинность его отправителя.

Для выработки цифровой подписи пользователь генерирует открытый и секретный ключи. Затем секретный ключ и цифровой объект (документ) используются как входная информация для функции генерации цифровой подписи . После того как другой пользователь получает цифровой объект, он использует сам объект, связанную с ним цифровую подпись и открытый ключ для верификации (проверки) подписи . Верификация цифровой подписисообщения заключается в вычислении значения хэш-кода полученного сообщения и его сравнении со значением хэш-кода в подписи, расшифрованной открытым ключом отправителя. Если значения вычисленного получателем и сохраненного в подписи хэш-кода совпадают, то считается, что подпись под документом верна, а сам документ - подлинный [37]. Цифровая подпись обеспечивает надежную защиту документа от подлога и случайных модификаций и позволяет придавать юридическую силу электронным документам и сообщениям.

В схемах цифровой подписи применяются три основных алгоритма: RSA, алгоритм цифровой подписи DSA (Digital Signature Algorithm) и его вариант с использованием эллиптических кривых - EСDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm).

Криптографические механизмы необходимы для поддержания основных сервисов безопасности . Каждый класс алгоритмов имеет свои сильные и слабые стороны ( см. табл. 4.1) [84].

Алгоритмы хэширования и коды аутентификации сообщения - основа обеспечения целостности данных в электронных коммуникациях. Но они не позволяют обеспечить конфиденциальность , аутентификацию, неотказуемость и распределение ключей . Алгоритмы цифровой подписи , такие как RSA и DSA, по эффективности превосходят алгоритмы хэширования . Если управление ключами возлагается на третью доверенную сторону, цифровые подписи могут использоваться для обеспечения неотказуемости.

Для обеспечения конфиденциальности должны применяться симметричные криптографические алгоритмы . В некоторой мере они также могут обеспечить целостность и аутентификацию, но не позволяют предотвратить отказ от участия в информационном обмене.

Самое слабое звено этих алгоритмов - распространение (распределение) ключей . Для решения проблемы распространения ключей широко используются алгоритм RSA, алгоритм Диффи-Хэллмана - Diffie-Hellman (DH) и алгоритм эллиптических кривых Диффи-Хэллмана - Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH). Распространение ключей может выполняться тремя способами: прямым обменом между сторонами при помощи симметричного шифрования; посредством симметричного шифрования и доверенной третьей стороны или при помощи управления открытыми ключами доверенной третьей стороной.

| Механизм безопасности| Целостность данных| Конфиденциальность| Идентификация и аутентификация| Неотказуемость| Распределение ключей|

|Симметричная криптография | Шифрование | - | + | - | - | - |

| Коды аутентификации сообщения | + | - | - | - | - |

|Транспортировка ключей | - | - | - | - | + |

| Хэш-функции | Хэш-код сообщения | + | - | - | - | - |

|HMAC | + | - | - | - | - |

|Асимметричная криптография | Цифровые подписи | + | - | + | + | - |

|Транспортировка ключей | - | - | - | - | + |

|Согласование ключей | - | - | - | - | + |

Таблица 4.1.Сравнение криптографических механизмов безопасности

Первый способ подходит для небольших закрытых сообществ с числом пользователей не более 4 - 5 человек. Это решение плохо масштабируется при росте сообщества. Если число участников обмена ключами достигает 10 - 12 человек, то возникает необходимость в доверенной третьей стороне. Второй способ позволяет существенно расширить сообщество пользователей, но не обеспечивает в должной мере аутентификацию партнеров и неотказуемость. Только третий способ решает проблему комплексно. Если доверенная третья сторона связывает открытый ключ с пользователем или системой, то есть подтверждает подлинность стороны, владеющей соответствующим секретным ключом, то поддерживаются все сервисы безопасности .

Итак, аутентификация (как аутентификация субъекта, так и аутентификация источника данных), целостность и конфиденциальность являются главными сервисами безопасности, обеспечиваемыми PKI. Эти сервисы дают возможность субъектам подтверждать, что они действительно те, за кого себя выдают, получать гарантии, что передаваемые данные не были изменены каким-либо способом, и иметь уверенность, что данные, отправленные другому субъекту, будут прочитаны только им.

Рассматриваются модели строгой и нестрогой иерархии удостоверяющих центров, иерархии на базе политик, модель распределенного доверия, четырехсторонняя модель доверия, web-модель доверия, модель доверия, сконцентрированного вокруг пользователя; объясняются принципы именования субъектов PKI и понятие идентичности субъекта, описываются сетевая и мостовая конфигурации PKI, обсуждается механизм кросс-сертификации и виды кросс-сертификатов.

При развертывании PKI необходимо иметь представление о распространенных моделях доверия, таких как:

*строгая иерархия удостоверяющих центров;

*нестрогая иерархия удостоверяющих центров;

*иерархия на базе политик;

*модель распределенного доверия;

*четырехсторонняя модель доверия;

*Web-модель доверия;

*модель доверия, сконцентрированного вокруг пользователя.

На практике редко используются модели доверия, которые считаются новыми в этой области. Рассмотрим перечисленные модели вместе с механизмом ( кросс-сертификацией ), который может играть важную роль в расширении доверия и управлении им.