Криптографические протоколы

Алгоритмы

Проведем теперь сопоставление некоторых конкретных алгоритмов цифровой подписи с целью выявления их преимуществ и недостатков в различных ситуациях.

Для удобства оценки основных свойств того или иного алгоритма мы будем сравнивать его основные характеристики:

длину ключей,

длину цифровой подписи,

сложность (время) вычисления и

сложность (время) проверки подлинности цифровой подписи

при условии, что уровень стойкости подписи по отношению к любым методам фальсификации не ниже, чем 10**21 (или 30 лет непрерывной работы сети из 1000 суперкомпьютеров).

В качестве "базовой" длины ключей и длины самой цифровой подписи мы будем рассматривать длину в 64 байта.

RSA. Первым по времени изобретения конкретным алгоритмом цифровой подписи был разработанный в 1977 году в Массачусетском технологическом институте алгоритм RSA.

Алгоритм RSA основывается на том математическом факте, что задача дискретного логарифмирования при выборе целого параметра n в виде произведения двух различных простых чисел примерно равных по порядку величины, т.е. n = p*q становится не менее сложной, чем разложение n на эти простые множители, а последняя задача давно (еще со времен Архимеда и Евклида) известна в математике как сложная.

По современным оценкам сложность задачи разложения на простые множители при целых числах n из 64 байт составляет порядка 10**17 - 10**18 операций, т. е. находится где-то на грани досягаемости для серьезного "взломщика". Поэтому обычно в системах цифровой подписи на основе алгоритма RSA применяют более длинные целые числа n (обычно от 75 до 128 байт).

Это соответственно приводит к увеличению длины самой цифровой подписи относительно 64-байтного варианта примерно на 20% -100% (в данном случае ее длина совпадает с длиной записи числа n), а также от 70% до 800% увеличивает время вычислений при подписывании и проверке.

Кроме того, при генерации и вычислении ключей в системе RSA необходимо проверять большое количество довольно сложных дополнительных условий на простые числа p и q (что сделать достаточно трудно и чего обычно не делают, пренебрегая вероятностью неблагоприятного исхода - возможной подделки цифровых подписей)., а невыполнение любого из них может сделать возможным фальсификацию подписи со стороны того, кто обнаружит невыполнение хотя бы одного из этих условий (при подписывании важных документов допускать, даже теоретически, такую возможность нежелательно).

В дополнение ко всем этим алгоритмическим слабостям метода RSA следует также иметь в виду, что он защищен патентом США и поэтому любое его использование на территории США или западноевропейских стран требует приобретения соответствующей лицензии на использование, стоимость которой на 100 пользователей составляет $5000.

EGSA. Существенным шагом вперед в разработке современных алгоритмов цифровой подписи был новый алгоритм Т. ЭльГамаля, предложенный им в 1984 году. В этом алгоритме целое число n полагается равным специально выбранному большому простому числу p, по модулю которого и производятся все вычисления. Такой выбор позволяет повысить стойкость подписи при ключах из 64 байт примерно в 1000 раз, т.е. при такой длине ключей обеспечивается необходимый нам уровень стойкости порядка 10**21. Правда, при этом длина самой цифровой подписи увеличивается в два раза и составляет 128 байт.

Главная "заслуга" алгоритма ЭльГамаля состояла в том, что в дальнейшем он послужил основой для принятия нескольких стандартов цифровой подписи, в том числе национального стандарта США DSS, введенного в действие 1 декабря 1994 года и государственного стандарта РФ ГОСТ Р 34.10, введенного с 1 января 1995 года.

DSA. Национальным институтом стандартов и технологий СЩА в 1991 году на основе алгоритма ЭльГамаля был разработан и представлен на рассмотрение Конгресса США новый алгоритм цифровой подписи, получивший название DSA (сокращение от Digital Signature Algorithm). Алгоритм DSA, ставший в дальнейшем основой национального стандарта США на цифровую подпись имеет по сравнению с алгоритмом RSA целый ряд преимуществ:

во-первых, при заданном уровне стойкости цифровой подписи целые числа, с которыми приходится проводить вычисления, имеют запись как минимум на 20% короче, что соответственно уменьшает сложность вычислений не менее, чем на 70% и позволяет заметно сократить объем используемой памяти;

во-вторых, при выборе параметров достаточно проверить всего три достаточно легко проверяемых условия;

в-третьих, процедура подписывания по этому методу не позволяет вычислять (как это возможно в RSA) цифровые подписи под новыми сообщениями без знания секретного ключа.

Эти преимущества, а также соображения, связанные с возможностью его реализовывать любым разработчиком свободно без коммерческих лицензионных соглашений с держателями патента, компанией RSA Data Security, и возможностью свободного безлицензионного экспорта такой технологии из США послужили главным мотивом для принятия в 1994 году национального стандарта цифровой подписи (DSS) на его основе.

Такое решение отнюдь не было очевидным, поскольку RSA, как наиболее известный алгоритм цифровой подписи и шифрования с открытым ключом, был гораздо шире распространен, практически опробован во многих странах и признан как стандарт de facto большинством разработчиков операционных систем, сетевых технологий и прикладного программного обеспечения. Популярность его объясняется, прежде всего, 8-летним опережением по времени появления, значительно более широкой известностью как самого алгоритма, так и его авторов в научных кругах, а также успешным бизнесом держателя патента - компании RSA Data Security, Inc. (сам автор алгоритма ЭльГамаль был в 1994-1995 гг. ее сотрудником).

Технические преимущества алгоритма, о которых мы говорили выше видны были лишь специалистам в области криптографии. Однако, в данной ситуации именно они оказались определяющими, и мир получил далеко не худший по тем временам стандарт. В настоящее время алгоритм DSA уже не является лучшим из возможных алгоритмов цифровой подписи по техническим параметрам, но вероятность его принятия в качестве международного стандарта остается достаточно большой.

По сравнению с оригинальным алгоритмом ЭльГамаля метод DSA имеет одно важное преимущество, - при заданном в стандарте уровне стойкости, числа, участвующие в вычислении подписи, имеют длину по 20 байт каждое, сокращая общую длину подписи до 40 байт.

Поскольку большинство операций при вычислении подписи и ее проверке также производится по модулю из 20 байт, сокращается время вычисления подписи и объем используемой памяти.

В алгоритме ЭльГамаля длина подписи при таком уровне стойкости была бы равна 128 байт.

НОТАРИУС. Поскольку в 1991 году наиболее распространенной моделью персонального компьютера в СССР был AT/286(12) то мы в своих ранних алгоритмических разработках должны были максимально упростить лучшие из известных тогда алгоритмов цифровой подписи, чтобы их программная реализация на таком процессоре позволяла вычислять и проверять подпись под электронными документами за разумное время, скажем, 1-2 секунды при размере документа до 10 KB.

Такие упрощения не должны были, конечно, снижать стойкости алгоритма, но за счет модификации процедур вычисления и проверки цифровой подписи, должны были его ускорить достаточно, чтобы подписывание и проверка цифровой подписи под электронным документом не вызывала заметных задержек в процессе его обработки на персональном компьютере.

Первым результатом такой работы был созданный в конце 1992 года аналог алгоритма ЭльГамаля НОТАРИУС-1.Основное отличие алгоритма НОТАРИУС-1 от алгоритма ЭльГамаля состоит в том, что вместо обычной операции умножения целых чисел по модулю большого простого p, как это делается у ЭльГамаля, алгоритм НОТАРИУС-1 использует похожую операцию, эффект от использования которой состоит в том, что обеспечивая точно такой же уровень стойкости, что и умножение по модулю простого числа, эта операция гораздо эффективней вычисляется на распространенных процессорах Intel, Motorola и др.

Процедуры подписывания электронных документов и проверки цифровых подписей по алгоритму НОТАРИУС-1 выглядят аналогично соответствующим процедурам алгоритма ЭльГамаля, обеспечивают тот же уровень стойкости подписи, но выполняются быстрее.

Затем, аналогичным образом был усовершенствован алгоритм DSA, который послужил основой для алгоритма цифровой подписи, названного НОТАРИУС-D.

Реализация этого алгоритма на стандартном процессоре Intel486DX4(100) позволила добиться времени подписывания электронного документа объемом 1 KB вместе с его предварительным хэшированием в 0.014 сек., а времени проверки подписи под документами такого объема, - 0.027 сек.

Если же объем документа равен 100 KB , время подписывания составляет 0.124 сек., а время проверки - 0.138 сек. Длина подписи 40 байт, стойкость - 10**21.

Дальнейшее совершенствование алгоритмов подписывания и проверки произошло за счет использования совместно с нашими, также запатентованных в США и Германии идей немецкого криптографа Клауса Шнорра, который предоставил нам право использования своего алгоритма на территории стран СНГ. Совместное применение этих идей привело в 1996 году к разработке алгоритма НОТАРИУС-S, который при сохранении стойкости подписи позволил сократить ее длину еще на 32.5%. Для базового варианта с ключами из 64 байт длина подписи сократилась относительно DSA и НОТАРИСА-D с 40 байт до 27 байт. Соответственно уменьшилось время вычисления и проверки подписи. Стойкось осталась на том же уровне - 10**21.

Эти алгоритмические разработки позволили нам предложить пользователю широкий выбор программ с длинами цифровой подписи от 16 до 63 байт и уровнями стойкости, соответственно, от 10**14 (или несколько дней работы сети из несколькими десятков персональных компьютеров) до 10**54 (или более 100 миллиардов лет непрерывной работы любой мыслимой вычислительной системы обозримого будущего). Более детальные технические характеристики различных алгоритмов приведены ниже, в Таблице 1.

Автор надеется, что параметры алгоритмов, приведенные в таблице, дадут читателю возможность оценить их основные качества без дальнейших пространных комментариев. Дополнительных пояснений требуют только разделы таблицы, посвященные алгоритму ГОСТ 34.10.

ГОСТ34.10. Стандарт на электронную подпись ГОСТ34.10 был опубликован впервые Госстандартом РФ в мае 1994 года и введен в действие с 1 января 1995 года. В предварительном варианте он был введен в качестве ведомственного стандарта на цифровую подпись ЦБ РФ и использовался в этом качестве с сентября 1993 года по декабрь 1994 года. Алгоритмы вычисления и проверки подписи в ГОСТ34.10 устроены аналогично алгоритму DSA, но предварительная обработка электронных документов перед подписыванием (так называемое хэширование) выполняются по другому, существенно более медленному способу. К сожалению, разработчики допустили целый ряд досадных ошибок, которые есть даже в официальном тексте стандарта. Поэтому при реализации следует быть внимательным и не всегда следовать формальному тексту.

Мы рассматриваем следующие виды угроз:

1. Предполагаем, что попытки подделать подпись предпринимают не профессионалы. "Злоумышленники" могут располагать сетью из нескольких персональных компьютеров, общая вычислительная мощность которой равна 2*10⁸ операций/сек.

Предполагаем, что "противостоим" профессионалам с вычислительной системой общей мощностью до 10¹² операций/ сек. Это может быть сеть из нескольких десятков мощных современных суперкомпьютеров.

Предполагаем, что "противостоим" самой мощной государственной спецслужбе, располагающей возможностью ( и желанием ) создать для этой задачи сеть из сотен специализированных параллельных суперкомпьютеров с 1000 специальных мощных

( по 10¹³ оп./ сек.) процессоров каждый и практически неограниченной памятью.

Фантазии на тему будущего.

Фантазии на тему далекого будущего.

Сертификация

Принятые в различных странах в настоящее время процедуры сертификации, которые могут быть применены к программам или программно-аппаратным реализациям цифровой подписи, состоят в проверке соответствия, реализованных разработчиком алгоритмов описанным в официальных текстах стандартов.

В США, аккредитованные Национальным институтом стандартов и технологий лаборатории проводят тестирование процедуры порождения простых чисел, определяющих параметры алгоритма DSA, на основании опубликованных в тексте стандарта конкретных значений параметров и начальных установок процедуры генерации простых чисел, затем, при тестовых значениях параметров алгоритма, тестовых индивидуальных ключах и тестовых рандомизирующих значениях подписывания производится вычисление и проверка цифровых подписей под тестовыми примерами электронных документов. Таких циклов тестирования может быть довольно много - до нескольких десятков тысяч. Вся последовательность результатов предъявляется в лабораторию для сравнения с результатами работы эталонной программы на таких же значениях входных параметров. По результатам сравнения делается заключение о соответствии данной реализации цифровой подписи стандарту.

Таким же или примерно таким образом происходит процесс сертификации программ цифровой подписи и в ряде западноевропейских стран.

У нас ситуация оказывается, мягко говоря, парадоксальной. Поскольку в официальном тексте стандарта есть ошибки, которые, будь он реализован строго формально, привели бы к совершенно другому алгоритму цифровой подписи, о стойкости которого можно только догадываться (особенно при специальном "неудачном" выборе параметров), то проверить для программных или аппаратных реализаций "соответствие стандарту ГОСТ34.10" просто невозможно. Если реализация абсолютно точно соответствует формальному тексту стандарта с ошибками, то неясно, что это означает с точки зрения надежности подписи, а если при реализации эти ошибки были "учтены", то такая реализация не может соответствовать стандарту. Поэтому все бумаги, в которых в настоящее время такое соответствие декларируется, не означают абсолютно ничего.

Более разумный подход проявляется при сертификации в рамках Гостехкомиссии РФ программ цифровой подписи в классе программных средств защиты информации в от несанкционированного доступа и изменения. Согласно руководящих документов Гостехкомиссии программные или аппаратные средства, реализующие технологию цифровой подписи могут быть объективно оценены на предмат соответствия конкретным официально опубликованным требованиям по степени защиты информации от несанкционированного изменения путем ее подписывания цифровыми подписями.

Лицензирование

До последнего времени было не совсем ясно как будут наши законы трактовать вопросы распространения технологии цифровой подписи и, в частности возможность их экспорта. Дело в том, что при явном противоречии как с принципами построения систем цифровой подписи, так и просто со здравым смыслом чиновники некоторых ведомств пытались отнести эту технологию чуть ли не к разряду особо охраняемых государством наравне с ядерным или другими видами оружия массового поражения или сверх секретными специальными шифровальными средствами для особо важной государственной информации.

К счастью, за последнее время произошли заметные изменения, проясняющие ситуацию в этом вопросе. Президент РФ 26 августа 1996 года подписал Указ №1268, регламентирующий экспорт товаров и технологий двойного назначения. Согласно примечаниям к списку технологий двойного применения, на которые распространяется действие этого указа, из программного обеспечения, в том числе криптографического, экспорт которого из РФ регламентируется и требует специальных лицензий, сделаны следующие исключения.

Общедоступное:

а) проданное из фондов в розничные торговые точки и предназначенное для:

сделок по продаже в розницу;

сделок по высылке товаров по почте; или

сделок по телефонным заказам; и

б) разработанное для установки пользователем без дальнейшей реальной поддержки снабженцем

(продавцом), или

2. "В общественной сфере".

Кроме того, в тексте примечаний к указу, в части терминологии приводятся следующие интересные определения.

Криптография - дисциплина, включающая принципы, средства и методы преобразования информации в целях сокрытия ее содержания, предотвращения видоизменения или несанкционированного использования.

Криптография ограничена преобразованием информации с использованием одного или более секретных параметров (например, криптографических перемененных) или соответствующим управлением ключом.

Поскольку технология цифровой подписи:

очевидно, не обеспечивает сокрытия содержания подписанной информации,

не предотвращает ее видоизменения (содержимое подписанных документов можно видоизменять как угодно, и это собственно сама подпись никак не может предотвратить),

не обеспечивает и несанкционированного использования (подписанный электронный документ может быть точно также, как и бумажный использован не законно)

то получается, что она не относится к области криптографии вообще.

А что же, собственно, мы получаем благодаря этой технологии ?

Электронные деньги. Внесетевые платежные системы

Рассмотрим платежные инструменты которые сейчас являются современными, доступными для общего пользования и в последнее время все чаще и чаще соперничают с тем, что мы привыкли называть деньгами в наличной и безналичной форме. Первыми из этих инструментов рассмотриваются пластиковые карточки так как они являются наиболее близкими к наличным деньгам, уже достаточно устоявшимися и привычными для пользователей.

Идея кредитной карточки была выдвинута еще в прошлом веке Эдуардом Беллами (Edward Bellami. Looking Backward: 2000 - 1887), однако впервые картонные кредитные карточки начали применяться на торговых предприятиях США только в 20-е годы нашего столетия. Поиск подходящего материала затянулся на десятилетия, и лишь в 60-е годы было найдено приемлемое решение - пластиковая карточка с магнитной полосой /4/.

Десять лет спустя, в 1975 г. француз Ролан Морено изобрел и запатентовал электронную карту памяти. Прошло еще несколько лет, и компания Bull (Франция) разработала и запатентовала смарт-карту со встроенным микропроцессором. С того времени и по сей день идет конкурентная борьба между картами с магнитной полосой и смарт-картами. Пока выигрывают первые - за счет широко распространенных и ставших уже традиционными платежных систем VISA, Eurocard/MasterCard, American Express, Diners Club и др. Однако огромные возможности, заложенные в концепции использования смарт-карт при безналичных расчетах, становятся все более привлекательными для банков, финансовых компаний и просто крупных предприятий с большим числом работающих.

Пластиковая карточка - это персонифицированный платежный инструмент, предоставляющий пользующемуся карточкой лицу возможность безналичной оплаты товаров и/или услуг, а также получения наличных средств в отделениях (филиалах) банков и банковских автоматах (банкоматах) /4/. Принимающие карточку предприятия торговли/сервиса и отделения банков образуют сеть точек обслуживания карточки (или приемную сеть).

Таким образом, пластиковые карты можно разделить на два типа: 1) магнитные карты 2) карты памяти.

Новые средства денежного обращения: эволюция, причины возникновения

Выделяют три этапа в развитии цивилизации (финансовые эпохи), которые соответствуют трем видам носителей денежной информации.

1. Золото. Некий материальный субстрат, с физическими характеристиками которого прямым образом связана носимая на нем информация /11/. Для золотых денег такой физической характеристикой была масса. Верификация в такой денежной системе достаточно проста - по массе монеты и по ее химическому составу. Она не требует государственной поддержки либо требует ее в минимальной степени.

2. Бумага. Некий субстрат, на котором записана информация, но, с физическими характеристиками которого она не связана, либо связана очень опосредовано. Верификация требует использования мощного аппарата государственной защиты, подавление и запугивание против фальсификации. Деньги, основанные на этих носителях, являются наличными, неименными, анонимными, распространяются они преимущественно вместе с их владельцем (в карманах и кошельках).

3. Электронные носители денежной информации. Деньги лишаются своих «твердых» копий. Они невидимы и распространяются внутри специальной информационной (банковской) системы. Верификация таких денег осуществляется специальными средствами «сетевого (информационного) администрирования» и в принципе нуждаются лишь в самой минимальной поддержке государства. Электронные деньги относятся к безналичным деньгам, они распространяются без участия их владельцев, являются по преимуществу именными деньгами. Если денежная транзакция в системе золотых и бумажных денег является бинарной, то электронная денежная транзакция является n-ой, где n больше двух, в ней участвует плательщик, платежеполучатель и платежепроизводитель. Последний может быть представлен одним или даже несколькими субъектами денежных отношений (банками).

Двадцатый век - это эпоха бумажных денег, а его конец можно охарактеризовать как переходное время: от эпохи бумажных денег к электронным. Этот переход обусловлен тем, что бумажные деньги не удобны. Они ветшают, горят, требуют больших затрат на хранение, транспортировку и охрану, а также легко подделываемы.

Магнитные карты

Простейшим видом пластиковых карт является магнитная карта. Эта пластиковая карточка, соответствующая спецификациям ISO, имеет на обратной стороне магнитную полосу с информацией объемом около 100 байт, которая считывается специальным устройством. Такие магнитные карточки широко используются во всем мире в качестве кредитных (VISA, MasterCard, Eurocard и т. д.), а также как дебетовые банковские карточки в банкоматах. Магнитная полоса карточки имеет, как правило, три дорожки; в финансовой сфере в основном используют вторую. На ней постоянно хранится информация, включающая номер карты или банковского текущего счета, имя и фамилию владельца, срок годности карты (даты начала и конца срока). На магнитной полосе финансовой информации о состоянии счета владельца карты нет.

Существует два режима работы с магнитными картами. В режиме on-line устройство (торговый терминал, электронная касса, банкомат) считывает информацию с магнитной карты, которая по телефонной сети или спецканалу связи передается в центр авторизации карт. Здесь полученное сообщение обрабатывается, а затем в процессинговом центре со счета владельца карты либо списывается сумма покупки (дебетовые карты), либо на сумму покупки увеличивается долг владельца карты (кредитные карты). При этом, как правило, проверяется следующее: не является ли карта утерянной или украденной, достаточно ли средств на счете владельца (для дебетовых карт), не превышен ли лимит кредита (для кредитных). В режиме off-line информация о покупке, сделанной владельцем карточки, никуда не передается, а хранится в торговом терминале или электронной кассе. Для печати чеков используются специальные устройства ручной прокатки, дублирующие выгравированную на карточке информацию о ее владельце.

Банкоматы и торговые терминалы являются устройствами, обеспечивающими функционирование банковских систем самообслуживания на базе пластиковых карт. Банкомат (Automated Teller Machine, ATM) - это электронно-механическое устройство, предназначенное для выдачи наличных денег по пластиковым карточкам. Банкоматы принято делить на простейшие (cash dispenser) и полнофункциональные, выполняющие и другие операции: прием вкладов, выдачу справок о счетах, перевод денег и пр. В зависимости от предполагаемого места установки банкоматы делятся на уличные и внутренние (для помещений). Уличные банкоматы обычно встраиваются в стены зданий. Банкоматы любого типа включают процессор, дисплей с графическим монитором, клавиатуру для ввода информации, устройства для чтения/записи информации с пластиковой карты и на нее, а также для хранения (кассеты) и выдачи банкнот. Дополнительно банкоматы могут быть снабжены рулонными принтерами, устройствами приема денег и средствами безопасности.

При выдаче денег из банкоматов по обратной связи, как правило, запрашивается так называемый PIN-код - личный 4 - 6-значный код владельца карточки, что служит дополнительной защитой от мошенников. Эта мера безопасности была введена, чтобы предотвратить рост числа краж по пластиковым картам. Дело в том, что при использовании карты с магнитной полосой ее достаточно просто скопировать, но, не зная PIN-кода, нельзя воспользоваться копией в банкомате. Средством, обеспечивающим расчеты в магазине с помощью пластиковых карточек, служат торговые терминалы. Простейшими из них являются механические устройства для прокатки рельефной части пластиковой карты и получения специального чека (слипа), который подписывает клиент. В торговых терминалах PIN-коды обычно не применяют ввиду небольших списываемых сумм.

И немного статистики. Наибольшее распространение в США и Канаде получила платежная система на базе карточек American Express /4/. В США установлено свыше 60 тыс. банкоматов, обслуживающих эти карточки. В Европе более распространены карточки VISA и MasterCard. В частности, в Германии насчитывается более 29 тыс. банкоматов, обслуживающих эти карточки, во Франции - более 15 тыс., в Италии - более 6 тыс. В Испании более 20 тыс. банкоматов принимают карточки VISA и около 14 тыс. - MasterCard. Показатели American Express в Европе существенно скромнее: в Германии и Франции - около 2 тыс. банкоматов, в Италии - менее тысячи

Карты памяти

Более сложной является так называемая карта памяти, в которой нет магнитной полосы, зато встроена микросхема, содержащая память и устройство для записи/считывания информации. Объем памяти колеблется в достаточно широком диапазоне, однако в среднем не превышает 256 байт /5/. Такие карты имеют больше возможностей по сравнению с магнитными, но и стоят несколько дороже.

Наибольшее распространение в мире получили телефонные карты памяти, владельцы которых могут сделать определенное число телефонных звонков. Карточка применяется в контактном режиме (микросхема физически соприкасается с контактами считывающего устройства). При каждом новом контакте число "разрешенных" звонков в памяти карточки уменьшается на единицу. После того как лимит оплаченных звонков будет исчерпан, карточка перестает функционировать. Самой мощной из известных сегодня разновидностей "пластиковых денег" является интеллектуальная карта (смарт-карта). Такие карты содержат встроенный микропроцессор, могут иметь оперативную (для использования в процессе обработки) и постоянную (для хранения неизменяемых данных) память, а также встроенную систему обеспечения безопасности и защиты данных. Различают контактные и бесконтактные (работающие на расстоянии от считывающего устройства) смарт-карты. Смарт-карты используются в самых разных финансовых приложениях, обеспечивая сохранность, целостность и конфиденциальность информации. В частности, при совершении дебетовых или кредитных операций с помощью смарт-карт ее владелец может проверить, существует ли данный банк (торговый терминал) в действительности. Технологии интеллектуальных карт достаточно разнообразны, и возможности применения этих карт во многом зависят от избранной технологии и программно-аппаратных решений. Одно из наиболее распространенных приложений смарт-карт - их использование как электронных кошельков. Электронные кошельки позволяют хранить в своей памяти определенную сумму, тратить которую можно уже безо всякой авторизации. Необходимость в последней возникает только тогда, когда виртуальные деньги кончились, и карточку нужно "зарядить" новыми через терминалы типа банкоматов.

Наиболее продвинутыми на данный момент являются электронные кошельки производства компании Мondex /24/. Эти системы даже позволяют дать (или взять) деньги взаймы, если соответствующая операция производится между двумя клиентами Mondexа. От традиционной карточки карточку Mondex отличает наличие специального футляра, напоминающего по внешнему виду микрокалькулятор-книжечку. Ее "разворот" устроен таким образом, что с одной стороны находится гнездо для собственно карты, а с другой - миниатюрная клавиатура и дисплей С помощью этой карты такие действия, как проверка остатка денег, перевод "наличности" из одной валюты в другую и т.п. становятся доступными.

Кроме технологии Mondex, аналогичные платежные системы разрабатывают такие известные корпорации, как Visa и MasterCard. Повсеместное их внедрение позволит практически полностью отказаться от "натуральных" денег. С помощью новых карт можно расплачиваться с таксистами и даже давать чаевые в гостинице. Достаточно легко, уже сейчас, нарисовать следующую картину. Вы заходите пообедать и для оплаты достаете свой электронный бумажник с беспроводной связью. Из появившихся на табло кассы возможных для оплаты сумм 50 долларов и 5 ч. руб выбираете 5 ч.руб (частных рублей). Набираете на клавиатуре электронного бумажника известный только вам код, и указанная сумма поступает для оплаты на счет ресторана. Денежная единица "частный рубль" обозначает частную валюту, конкурирующую с долларами. Приблизительно так может выглядеть процедура работы с виртуальными деньгами в недалеком будущем. Электронные бумажники уже появились, беспроводная связь тоже есть, осталось создать частную валюту, без которой, как утверждает теория цифровых денег, невозможно обеспечить полномасштабную электронную коммерцию. Вопрос о необходимости и сути частной валюты и/или цифровых денег будет рассмотрен позже.

Одним из наиболее серьезных аргументов в пользу "пластиковых денег" является сокращение оборота наличных средств (рублей и валюты). По самым оптимистичным оценкам, ежедневно в России в обороте находятся десятки тысяч тонн бумажных рублей. С крупными суммами наличных денег (изготовление, хранение, транспортировка, счет, проверка на подлинность и т. д.) связано много нкприятностей. Кроме этого в пользу "пластиковых денег" говорит и тот факт, что при открытом похищении карточки (грабеже, разбое) нападающий не сможет воспользоваться отнятыми средствами немедленно. Для получения наличных через банкомат необходимо узнать у жертвы PIN-код, места расположения банкоматов банка, выдавшего карточку. Владелец карточки может практически сразу заявить о пропаже (блокировать карту), и тогда грабитель вообще ничего не получит. Однако у пластиковых карт есть и недостатки.

Так, в России появилось поколение достаточно квалифицированных злоумышленников, способных изымать деньги из банкоматов по фальшивым пластиковым карточкам. Как уже отмечалось, карточки с магнитной полосой достаточно легко подделать, а PIN-код можно выяснить различными способами. "Пластиковые деньги" нельзя увидеть, нельзя подсчитать без специальной аппаратуры, поэтому, если их украдут, владелец сразу об этом и не узнает. Кроме того, реальные документы, которые можно было бы предъявить, например, в суде, отсутствуют.

Сетевые платежные системы

В предыдущей главе были рассмотрены те средства денежного обращения которые являются на данный момент современными и достаточно популярными, но не имеют никакого отношения к такой системе как Internet. Однако в последние годы Internet становится все более и более неотъемлемой частью нашего сегодняшнего существования и если раньше Internet была миром информации и развлечений, то в последнее время туда все более и более основательно перебирается бизнес. В связи с этим в Internet возникают новые типы платежных систем, которые с каждым днем становятся все более и более популярными.

Платежные системы, используемые сейчас в Internet, можно разделить на три основных типа:

1. Использование суррогатных платежных средств для оплаты в Internet.

2. Использование кредитных карточек для оплаты в рамках Internet.

3. Полноценные цифровые деньги.

Рассмотрим эти типы платежных средств в соответствии с названным порядком.

Суррогатные платежные средства в INTERNET

Наиболее примитивными и неудобными для расчетов на сегодняшний день являются различные типы суррогатов используемых в рамках Internet. Эти средства расчетов в Сети -- предлагаются сегодня несколькими компаниями, наиболее известны из которых First Virtual Holdings и Software Agents (знакомая более по торговой марке NetBank) /18/. Как правило суррогаты представлены в виде цифровых купонов и жетонов. Функционирование цифровых жетонов можно проиллюстрировать следующей схемой. Клиент за наличный или безналичный расчет приобретает у "банка" на некоторую сумму последовательности символов (для них "банк" гарантирует не тривиальность алгоритма генерации и уникальность каждого экземпляра), которыми расплачивается с торговцем. Торговец возвращает их в "банк" в обмен на ту же сумму, за вычетом комиссионных. При этом на "банке" лежит обязанность контролировать валидность поступающих жетонов (проверяя их наличие в регистре исходящих) и их единичность (проверяя отсутствие в регистре входящих). Стороны могут использовать криптографические средства защиты информации с открытыми ключами, чтобы избежать перехвата жетонов (рис. 1).

Такая система проста в реализации и эксплуатации. Это привело к тому, что рост активов First Virtual (абсолютная величина которых не сообщается) летом 1995 г. составлял 16% в неделю /18/. Однако правовой статус сделок с использование таких суррогатов остается очень расплывчатым, равно как и фискальные обязанности клиентов, приобретающих товары и услуги у торговцев, находящихся под другой юрисдикцией. Возможно, пока предоставляющие такого рода расчетные услуги компании будут придерживаться политики стопроцентной моментальной ликвидности эмитируемых ими купонов, вопрос о подведении их под статус финансовых институтов и не будет ставиться.

Расчеты пластиковыми карточками в рамках INTERNET

Компания CyberCash, первой предложившая технологию, позволяющую использовать пластиковые карточки для расчетов в Сети /22/. Предлагаемое этой компанией программное обеспечение использует криптозащиту с открытым ключом для конфиденциальной передачи данных о пластиковой карточке от покупателя к торговцу (рис. 2). При этом все реальные расчеты и платежи производятся средствами процессинговых компаний без использования Internet. За CyberCash последовали и другие, а результатом этого процесса стало соглашение о совместной деятельности по предоставлению расчетных услуг в Internet, заключенное 9 января 1995 г. между MasterCard и производителем коммуникационного программного обеспечения Netscape (опубликованные позднее данные о дефектах в системе защиты, использованной в Netscape Navigator, впрочем, могут повлиять как на сроки реализации соглашения, так и на готовность владельцев карточек MasterCard воспользоваться предлагаемой в нем услугой).

Ряд банков, включая крупный британский Barklays Bank, пытаются внедрить сетевой вариант системы чекового обращения.

Сильная сторона таких решений состоит в том, что в большинстве стран уже существует детализированное законодательство, регламентирующее обращение чеков и пластиковых карточек. Значительны также маркетинговые преимущества использования таких имен, как MasterCard, Visa или Discover. Однако эти решения имеют общий с суррогатными коренной недостаток.

Чтобы понять суть этого недостатка, нужно обратиться к понятиям наличного и безналичного денежного обращения. Во всех современных национальных денежных системах обязательными к приему являются деньги как в форме наличных (банкнот и монет), так и в форме безналичных (записи на счетах в банке) средств. Обе эти формы в равной мере реализуют базовые функции денег: функцию посредника в обмене, позволяющего отделить акт купли от акта продажи во времени и пространстве, и функцию накопления покупательной способности. Однако в обращении наличных и безналичных денег имеется одно принципиальное различие. Сделка с использованием денег в наличной форме предполагает лишь соприсутствие контрагентов. Более того, наличные деньги являются оборотным финансовым документом, т.е. способны передавать абсолютно обоснованный правовой титул любому правомерному держателю. На этом основывается свойство наличных денег, которое можно обозначить как деперсонализацию сторон в сделке: для совершения сделки нет необходимости подтверждения личности контрагента.

При использовании денег в безналичной форме в любой сделке участвует, кроме продавца и покупателя, еще одна сторона - финансовый институт (как минимум, один). Система безналичного обращения средств отделяет расчетный аспект сделки (договоренность о способах и сроках погашения задолженности) от платежного (окончательной передачи обязательного к приему средства погашения долга); позволяет оперировать временными лагами (периодом от инициации до совершения платежа), вводит различие дебетовых (инициируемых получателем) и кредитовых (инициируемых плательщиком) трансфертов; допускает взаимозачет (клиринг) задолженностей. В то же время, сделка с использованием безналичной формы денег (будь то векселя, чеки или пластиковые карточки) подразумевает возможность взаимной идентификации сторон, если не в момент сделки, то впоследствии. В некоторых случаях покупателю может быть выгодно поступиться правом на анонимность в обмен на определенные гарантии и льготы (например, использовав потребительский кредит). Однако во многих случаях невозможность аутентификации (подтверждения) личности важна для сохранения конфиденциальной коммерческой или лично значимой информации. Вот как описывал ситуацию Дэвид Чом (David Chaum), известный ученый-криптолог и бизнесмен, в 1992 г.:

"Каждый раз, когда вы звоните по телефону, покупаете товары с помощью кредитной карточки, подписываетесь на журнал или платите налоги, информация об этом попадает в какую-либо базу данных. Более того, все эти записи могут быть соединены таким образом, что составят единое досье о вашей жизни -- не только о вашем здоровье или финансах, но также и о том, что вы покупаете, где путешествуете и с кем общаетесь. Вам практически невозможно узнать суммарный объем информации о вас, хранящейся в различных организациях, а тем более -- убедиться, что она точна и доступна вам" ...

"Организации собирают записи из разных источников для защиты своих интересов ... Однако та же самая информация, попав в чужие руки, отнюдь не обеспечивает ни защиты предприятий, ни лучшего обслуживания потребителей. Воры используют номера украденных кредитных карточек для того, чтобы нажиться на добром имени своих жертв. Убийцы выходят на цель, справляясь в государственных адресных бюро.

Налоговая служба США делала попытки выбирать налогоплательщиков для проверки, базируясь на предполагаемом семейном доходе, подсчитанном компаниями, рассылающими торговые каталоги".

"Растущие объемы информации, которую различные организации собирают о частном лице, могут быть объединены, так как все они используют регистрационный номер в системе социального обеспечения для идентификации конкретного индивидуума. Такой основанный на идентификации личности подход заставляет поступаться личными свободами во имя безопасности"... /13/

Цифровые деньги и их характеристики

Подобного рода размышления привели Д.Чома, а также ряд его коллег, к идее электронной (или цифровой) наличности - платежного средства, которое объединит удобство электронных расчетов с конфиденциальностью наличных денег /6/.

Появление цифровой наличности обусловлено необходимостью микроплатежей в Internet. Транзакции по кредитным карточкам стoят дорого. Цена транзакции колеблется от 1.5% до 4% в зависимости от типа бизнеса и других условий. Так же oбычно цена одной транзакции для продавца не может быть ниже 25 центов. Таким образом, экономически выгодными являются транзакции, начиная с 20 долларов.

Во многих странах получить кредитную карточку не просто, а в России кредитных карточек, которые дают именно кредит, нет вообще. Ввиду нестабильности экономической ситуации и отсутствия слежения за кредитной историей клиентов, в России в ходу только дебетные карточки, по которым покупки производятся из денег, которые покупатель заранее кладет на специальный счет в банке, выдавшем карточку (Issuing Bank).

Основными характеристиками цифровых (виртуальных) денег являются:

Безопасность. Протоколы защиты информации должны обеспечить полную конфиденциальность передачи транзакций, современные алгоритмы цифровой информации, подписи и шифровки вполне пригодны для решения задачи.

Анонимность. Это одна из отличительных характеристик цифровых денег. Предполагается полное отсутствие авторизации транзакций, чтобы исключить всякую возможность проследить платежи частного лица, а значит --- вторгнуться в его частную жизнь.

Портативность. Дает возможность пользователю цифровых денег не быть привязанным к своему домашнему персональному компьютеру. Обычным решением является использование электронного бумажника.

Неограниченный срок службы. В отличие от бумажных денег, цифровые не подвержены физическому разрушению.

Двунаправленность. Цифровые деньги можно не только отдавать другому лицу, но и получать. В платежных карточных системах вы обычно отдаете (платите) свои деньги одним способом, а получаете их совершенно другим, исключающим возможность прямой передачи средств между двумя частными лицами.

Есть и несколько других, менее важных характеристик. Важно что цифровые деньги реализуют концепцию наличных денег, которые все (особенно это характерно для России) привыкли использовать. Вы носите с собой электронный бумажник с сертифицированными электронными банкнотами, но их никто не может у вас взять без спроса. Приобретая обыкновенную пластиковую карточку, вы тем самым переводите свои средства в разряд так называемых безналичных денег все операции, по которым авторизуют владельца средств. Если же вы используете цифровые деньги, операции проводятся обезличенно, как будто вы платите или передаете обыкновенную банкноту.

Обезличенностью денег, неотслеживаемостью платежей и введением частных валют осуществляется так называемая "денежная свобода" (monetary freedom). Некоторые авторы провозглашают начало новой эры человечества в связи с повсеместным введением в оборот цифровых денег. Свободная конкуренция без границ (имеются ввиду межгосударственные границы), несвязанная с государственной политикой коммерция, свободные от инфляции и девальвации деньги --- все это, по мнению авторов, даст толчок колоссальному росту промышленности и обогащению потребителя. С точки зрения финансистов и политиков, в цифровых деньгах кроется потенциальный источник новых потрясений цивилизации, так как одним из главных технических аспектов цифровых денег является анонимность.

К настоящему моменту в Internet представлены две технологии, реализующие эту идею.

Компания Mondex, возглавляемая Тимоти Джонсом (Timothy Jones), предлагает сетевую версию электронного кошелька, реализованную в виде аппаратно-программного комплекса (об электронном кошельке см. в разделе 1.3) .

Компания же DigiCash под руководством Д.Чома представила технологию сетевых электронных денег ecash в чисто программном варианте. Рассмотрим это решение.

В ядре технологии лежит все тот же прием криптозащиты с открытыми ключами /2/. Эмитент электронной наличности (банк) имеет, кроме обычной пары ключей, аутентифицирующей его, еще и последовательность пар ключей, в соответствие которым ставятся номиналы "цифровых монет". Снятие наличных со счета производится следующим образом. В ходе сеанса связи клиент и банк (точнее, их программы-представители) аутентифицируют друг друга. Затем клиент генерирует уникальную последовательность символов, преобразует ее путем "умножения" на случайный множитель (blinding factor), "закрывает" результат открытым ключом банка и отправляет "монету" в банк. Банк "раскрывает" "монету", используя свой секретный ключ, "заверяет" ее электронной подписью, соответствующей номиналу "монеты", "закрывает" ее открытым ключом клиента и возвращает ее ему, одновременно списывая соответствующую сумму со счета клиента. Клиент, получив "монету", "открывает" ее с помощью своего секретного ключа, затем "делит" ее символьное представление на запомненный множитель (при этом подпись банка остается) и сохраняет результат в "кошельке". Транзакция завершена. Теперь банк готов принять эту монету, от кого бы она не поступила (разумеется, лишь один раз).

Использование blinding factor и составляет суть приема "слепой подписи", предложенного Чомом в дополнение к обычному методу криптозащиты с открытыми ключами. Благодаря использованию "слепой подписи" банк не в состоянии накапливать информацию о плательщиках, в то же время сохраняя возможность следить за однократным использованием каждой "монеты" данным клиентом и идентифицировать получателя каждого платежа. Чом называет такую логику взаимодействия сторон "односторонней безусловной непрослеживаемостью" платежей. Покупатель не может быть идентифицирован даже при сговоре продавца с банком. В то же время, покупатель при желании может идентифицировать себя сам, и доказать факт осуществления сделки, апеллируя к банку. Такая логика призвана воспрепятствовать криминальному использованию электронной наличности.

Для вложения наличности клиент просто связывается с банком и отправляет ему полученную "монету", закрыв ее открытым ключом банка. Банк проверяет, не была ли она уже использована, заносит номер в регистр входящих и зачисляет соответствующую сумму на счет клиента.

Сделка между двумя клиентами предполагает лишь передачу "монеты" от покупателя к продавцу, который может либо сразу попытаться внести ее в банк, либо принять ее на свой страх и риск без проверки. Вместе с "монетой" передается некоторая дополнительная информация, которая сама по себе не может помочь идентификации плательщика, но в случае попытки дважды использовать одну и ту же монету позволяет раскрыть его личность.

Фирма DigiCash предложила это решение в 1994 г., анонсировав глобальный эксперимент по внедрению электронной наличности в Сети /24/. Добровольцам было предложено получить клиентскую часть программного обеспечения и по 100 "кибербаков" (cyberbucks, cb$) -- "игрушечных денег" (petty cash), эмитированных компанией. За год эксперимента в нем приняло участие 6000 человек, было открыто более полусотни "кибершопов", торгующих за кибербаки. Очевидно, что, помимо такого своеобразного тестирования своего продукта, компания получила богатейший эмпирический материал о функционировании "экономики", обеспечиваемой электронной наличностью. Нет сомнения, что Д.Чом и DigiCash сумеют воспользоваться этими данными. Компания не устает подчеркивать, что cb$ - всего лишь "игрушечные деньги", и что никаких усилий по обеспечению их конвертируемости в "настоящую" валюту она предпринимать не будет (что, конечно же, не помешало организации меняльных лавок, устанавливающих курс cb$/US$ и проводящих обмен). Фирма DigiCash не намерена получать статус финансового института или открывать собственный банк, вместо этого фирма взяла курс на лицензирование своей технологии и продажу лицензий коммерческим банкам. К настоящему времени объявлено о нескольких состоявшихся сделках. Более того, небольшой, но агрессивный американский Mark Twain Bank (MTB) начал такие операции 23 октября 1995 г. Возможно, эта дата войдет в историю.

Банк MTB предлагает потенциальным клиентам -- частным лицам, компаниям и трастам под любой юрисдикцией -- стандартный пакет документов, состоящий из Договора об открытии мультивалютного счета и Договора об обслуживании электронной наличности. Открытие и обслуживание мультивалютного счета предполагает техническую ставку (11--100 долл. за открытие и 2--5 долл. ежемесячно, в зависимости от выбранной клиентом шкалы), обслуживание электронной наличности осуществляются бесплатно. Любой клиент может как совершать, так и принимать платежи в электронной наличности, но открытие "торгового" счета (ставки которого примерно в три раза выше) позволяет ему рассчитывать на дополнительную техническую поддержку.

Перспективы. Конечно возникает вопрос каковы перспективы цифровой наличности. Надо сказать, что пока они крайне туманны. Хотя цифровая наличность и является самым многообещающим платежным средством для Интернет, сегодняшние ее возможности разумнее рассматривать как экспериментальную площадку, но в планах ее эмитентов /21/:

- интероперабельность цифровой наличности от разных эмитентов и разведение функций эмиссии/клиринга и банковского обслуживания по разным институтам (это позволит оперировать цифровой наличностью, не открывая счета);

- предоставление доступа к цифровой наличности в различных деноминациях, включая национальные валюты, индексные "корзины" валют, драгоценные металлы и частные деньги;

non-stop доступ ко всем операциям с цифровой наличностью и со связанными с ней счетами;

- открытие счетов без письменного обращения в банк;

- интероперабельность софтверной наличности со смарт-картами;

- обеспечение (за счет использования мобильных компьютеров или смарт- карт) ее приема в точках физической торговли и кое-что еще.

Некоторые аналитики полагают, что успех ecash -- временное явление, и окончательная разработка стандартов безналичных розничных электронных платежей (таких, как SET) и выпуск ориентированных на них продуктов, работающих как в физических, так и в виртуальных средах, низведет место цифровой наличности до достаточно узкой ниши. Все, однако, зависит от того, станет ли приватность и анонимность фактором, влияющим на массовые рынки. Если это произойдет, ecash долго еще будет оставаться вне конкуренции. Такое развитие событий кажется весьма вероятным: достаточно вспомнить, что, например, право на использование стойких криптографических средств превратилось в требование массовых пользователей Интернет всего за несколько лет.

Когда цифровая наличность превратится из маргинального в обыденное средство платежей? Ряд наблюдателей и исследователей называет некие произвольные "магические цифры" (1%, 5%, 10% от общего объема транзакций), которых должен для этого достичь оборот "электронной коммерции". Другие указывают (и это более основательно) на ожидающиеся качественные изменения в моделях ее обслуживания и использования, прежде всего на возможность доступа к ней без открытия банковского счета и совместимость со смарт-картами. Есть также мнение, что критической станет точка, в которой -- за счет интеграции цифровой наличности и трейдинговых систем -- станет возможным использование электронных денег не по косвенному (потребительские траты), а по прямому назначению, то есть для спекуляций и инвестиций. Очень важно, чтобы к этому моменту обеспокоенность разработчиков и пользователей вопросами приватности достигла по крайней мере той же степени, в которой сегодня ею озабочены разработчики и пользователи нефинансовых коммуникационных средств для Интернет.