Электронная цифровая подпись

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Виды алгоритмов

1. Симметричная схема

Симметричные схемы ЭП менее распространены чем асимметричные, так как после появления концепции цифровой подписи не удалось реализовать эффективные алгоритмы подписи, основанные на известных в то время симметричных шифрах. Первыми, кто обратил внимание на возможность симметричной схемы цифровой подписи, были основоположники самого понятия ЭП Диффи и Хеллман, которые опубликовали описание алгоритма подписи одного бита с помощью блочного шифра. Асимметричные схемы цифровой подписи опираются на вычислительно сложные задачи, сложность которых еще не доказана, поэтому невозможно определить, будут ли эти схемы сломаны в ближайшее время, как это произошло со схемой, основанной на задаче об укладке ранца. Также для увеличения криптостойкости нужно увеличивать длину ключей, что приводит к необходимости переписывать программы, реализующие асимметричные схемы, и в некоторых случаях перепроектировать аппаратуру. Симметричные схемы основаны на хорошо изученных блочных шифрах.

В связи с этим симметричные схемы имеют следующие преимущества:

· Стойкость симметричных схем ЭП вытекает из стойкости используемых блочных шифров, надежность которых также хорошо изучена.

· Если стойкость шифра окажется недостаточной, его легко можно будет заменить на более стойкий с минимальными изменениями в реализации.

Однако у симметричных ЭП есть и ряд недостатков:

Нужно подписывать отдельно каждый бит передаваемой информации, что приводит к значительному увеличению подписи. Подпись может превосходить сообщение по размеру на два порядка. Сгенерированные для подписи ключи могут быть использованы только один раз, так как после прописывания раскрывается половина секретного ключа.

Из-за рассмотренных недостатков симметричная схема ЭЦП Диффи-Хелмана не применяется, а используется её модификация, разработанная Березиным и Дорошкевичем, в которой подписывается сразу группа из нескольких бит. Это приводит к уменьшению размеров подписи, но к увеличению объема вычислений. Для преодоления проблемы «одноразовости» ключей используется генерация отдельных ключей из главного ключа.[7]

2. Асимметричная схема

Схема, поясняющая алгоритмы подписи и проверки. Асимметричные схемы ЭП относятся к криптосистемам с открытым ключом. В отличие от асимметричных алгоритмов шифрования, в которых зашифровывание производится с помощью открытого ключа, а расшифровывание -- с помощью закрытого, в схемах цифровой подписи подписание производится с применением закрытого ключа, а проверка -- с применением открытого.

Общепризнанная схема цифровой подписи охватывает три процесса:

· Генерация ключевой пары. При помощи алгоритма генерации ключа равновероятным образом из набора возможных закрытых ключей выбирается закрытый ключ, вычисляется соответствующий ему открытый ключ.

· Формирование подписи. Для заданного электронного документа с помощью закрытого ключа вычисляется подпись.

· Проверка (верификация) подписи. Для данных документа и подписи с помощью открытого ключа определяется действительность подписи.

Для того, чтобы использование цифровой подписи имело смысл, необходимо выполнение двух условий:

· Верификация подписи должна производиться открытым ключом, соответствующим именно тому закрытому ключу, который использовался при подписании.

· Без обладания закрытым ключом должно быть вычислительно сложно создать легитимную цифровую подпись.

Следует отличать электронную цифровую подпись от кода аутентичности сообщения (MAC).

3. Виды асимметричных алгоритмов ЭП

Как было сказано выше, чтобы применение ЭП имело смысл, необходимо, чтобы вычисление легитимной подписи без знания закрытого ключа было вычислительно сложным процессом.

Обеспечение этого во всех асимметричных алгоритмах цифровой подписи опирается на следующие вычислительные задачи:

· Задачу дискретного логарифмирования (EGSA)

· Задачу факторизации, то есть разложения числа на простые множители (RSA)

Вычисления тоже могут производиться двумя способами: на базе математического аппарата эллиптических кривых (ГОСТ Р 34.10-2001) и на базе полей Галуа (DSA). В настоящее время самые быстрые алгоритмы дискретного логарифмирования и факторизации являются субэкспоненциальными. Принадлежность самих задач к классу NP-полных не доказана.

Алгоритмы ЭП подразделяются на обычные цифровые подписи и на цифровые подписи с восстановлением документа. При верификации цифровых подписей с восстановлением документа тело документа восстанавливается автоматически, его не нужно прикреплять к подписи. Обычные цифровые подписи требуют присоединение документа к подписи. Ясно, что все алгоритмы, подписывающие хеш документа, относятся к обычным ЭП. К ЭП с восстановлением документа относится, в частности, RSA.

Схемы электронной подписи могут быть одноразовыми и многоразовыми. В одноразовых схемах после проверки подлинности подписи необходимо провести замену ключей, в многоразовых схемах это делать не требуется.

Также алгоритмы ЭП делятся на детерминированные и вероятностные. Детерминированные ЭП при одинаковых входных данных вычисляют одинаковую подпись. Реализация вероятностных алгоритмов более сложна, так как требует надежный источник энтропии, но при одинаковых входных данных подписи могут быть различны, что увеличивает криптостойкость. В настоящее время многие детерминированные схемы модифицированы в вероятностные.

В некоторых случаях, таких как потоковая передача данных, алгоритмы ЭП могут оказаться слишком медленными. В таких случаях применяется быстрая цифровая подпись. Ускорение подписи достигается алгоритмами с меньшим количеством модульных вычислений и переходом к принципиально другим методам расчета.

Подделка подписей

электронный цифровой подпись криптографический

Анализ возможностей подделки подписей называется криптоанализ. Попытку сфальсифицировать подпись или подписанный документ криптоаналитики называют «атака».

1. Модели атак и их возможные результаты

В своей работе Гольдвассер, Микали и Ривест описывают следующие модели атак, которые актуальны и в настоящее время:

· Атака с использованием открытого ключа. Криптоаналитик обладает только открытым ключом.

· Атака на основе известных сообщений. Противник обладает допустимыми подписями набора электронных документов, известных ему, но не выбираемых им.

· Адаптивная атака на основе выбранных сообщений. Криптоаналитик может получить подписи электронных документов, которые он выбирает сам.

Также в работе описана классификация возможных результатов атак:

· Полный взлом цифровой подписи. Получение закрытого ключа, что означает полный взлом алгоритма.

· Универсальная подделка цифровой подписи. Нахождение алгоритма, аналогичного алгоритму подписи, что позволяет подделывать подписи для любого электронного документа.

· Выборочная подделка цифровой подписи. Возможность подделывать подписи для документов, выбранных криптоаналитиком.

· Экзистенциальная подделка цифровой подписи. Возможность получения допустимой подписи для какого-то документа, не выбираемого криптоаналитиком.

Ясно, что самой «опасной» атакой является адаптивная атака на основе выбранных сообщений, и при анализе алгоритмов ЭП на криптостойкость нужно рассматривать именно её (если нет каких-либо особых условий).

При безошибочной реализации современных алгоритмов ЭП получение закрытого ключа алгоритма является практически невозможной задачей из-за вычислительной сложности задач, на которых ЭП построена. Гораздо более вероятен поиск криптоаналитиком коллизий первого и второго рода. Коллизия первого рода эквивалентна экзистенциальной подделке, а коллизия второго рода -- выборочной. С учетом применения хеш-функций, нахождение коллизий для алгоритма подписи эквивалентно нахождению коллизий для самих хеш-функций.

1. Подделка документа (коллизия первого рода)

Злоумышленник может попытаться подобрать документ к данной подписи, чтобы подпись к нему подходила. Однако в подавляющем большинстве случаев такой документ может быть только один. Причина в следующем:

Документ представляет из себя осмысленный текст. Текст документа оформлен по установленной форме. Документы редко оформляют в виде Plain Text - файла, чаще всего в формате DOC или HTML. Если у фальшивого набора байт и произойдет коллизия с хешем исходного документа, то должны выполниться 3 следующих условия:

· Случайный набор байт должен подойти под сложно структурированный формат файла.

· То, что текстовый редактор прочитает в случайном наборе байт, должно образовывать текст, оформленный по установленной форме.

· Текст должен быть осмысленным, грамотным и соответствующим теме документа.

Впрочем, во многих структурированных наборах данных можно вставить произвольные данные в некоторые служебные поля, не изменив вид документа для пользователя. Именно этим пользуются злоумышленники, подделывая документы.

Вероятность подобного происшествия также ничтожно мала. Можно считать, что на практике такого случиться не может даже с ненадёжными хеш-функциями, так как документы обычно большого объёма -- килобайты.

2. Получение двух документов с одинаковой подписью (коллизия второго рода)

Куда более вероятна атака второго рода. В этом случае злоумышленник фабрикует два документа с одинаковой подписью, и в нужный момент подменяет один другим. При использовании надёжной хэш-функции такая атака должна быть также вычислительно сложной. Однако эти угрозы могут реализоваться из-за слабостей конкретных алгоритмов хэширования, подписи, или ошибок в их реализациях. В частности, таким образом можно провести атаку на SSL-сертификаты и алгоритм хеширования MD5.

3. Социальные атаки

Социальные атаки направлены не на взлом алгоритмов цифровой подписи, а на манипуляции с открытым и закрытым ключами.

Злоумышленник, укравший закрытый ключ, может подписать любой документ от имени владельца ключа.

Злоумышленник может обманом заставить владельца подписать какой-либо документ, например, используя протокол слепой подписи.

Основная идея «слепых подписей» заключается в следующем. Отправитель А посылает документ стороне В, который В подписывает и возвращает А. Используя полученную подпись, сторона А может вычислить подпись стороны В на более важном для себя сообщении t. По завершении этого протокола сторона В ничего не знает ни о сообщении t, ни о подписи под этим сообщением.

Эту схему можно сравнить с конвертом, в котором размещён документ и копировальный лист. Если подписать конверт, то подпись отпечатается на документе, и при вскрытии конверта документ уже будет подписан.

Цель слепой подписи состоит в том, чтобы воспрепятствовать подписывающему лицу В ознакомиться с сообщением стороны А, которое он подписывает, и с соответствующей подписью под этим сообщением. Поэтому в дальнейшем подписанное сообщение невозможно связать со стороной А.

Злоумышленник может подменить открытый ключ владельца на свой собственный, выдавая себя за него.

Использование протоколов обмена ключами и защита закрытого ключа от несанкционированного доступа позволяет снизить опасность социальных атак.

Управление ключами

1. Управление открытыми ключами

Важной проблемой всей криптографии с открытым ключом, в том числе и систем ЭП, является управление открытыми ключами. Так как открытый ключ доступен любому пользователю, то необходим механизм проверки того, что этот ключ принадлежит именно своему владельцу. Необходимо обеспечить доступ любого пользователя к подлинному открытому ключу любого другого пользователя, защитить эти ключи от подмены злоумышленником, а также организовать отзыв ключа в случае его компрометации.

Задача защиты ключей от подмены решается с помощью сертификатов. Сертификат позволяет удостоверить заключённые в нём данные о владельце и его открытый ключ подписью какого-либо доверенного лица. Существуют системы сертификатов двух типов: централизованные и децентрализованные. В децентрализованных системах путём перекрёстного подписывания сертификатов знакомых и доверенных людей каждым пользователем строится сеть доверия. В централизованных системах сертификатов используются центры сертификации, поддерживаемые доверенными организациями.

Центр сертификации формирует закрытый ключ и собственный сертификат, формирует сертификаты конечных пользователей и удостоверяет их аутентичность своей цифровой подписью. Также центр проводит отзыв истекших и компрометированных сертификатов и ведет базы выданных и отозванных сертификатов. Обратившись в сертификационный центр, можно получить собственный сертификат открытого ключа, сертификат другого пользователя и узнать, какие ключи отозваны.

2. Хранение закрытого ключа

Смарт-карта и USB-брелоки eToken.

Закрытый ключ является наиболее уязвимым компонентом всей криптосистемы цифровой подписи. Злоумышленник, укравший закрытый ключ пользователя, может создать действительную цифровую подпись любого электронного документа от лица этого пользователя. Поэтому особое внимание нужно уделять способу хранения закрытого ключа. Пользователь может хранить закрытый ключ на своем персональном компьютере, защитив его с помощью пароля. Однако такой способ хранения имеет ряд недостатков, в частности, защищенность ключа полностью зависит от защищенности компьютера, и пользователь может подписывать документы только на этом компьютере.

В настоящее время существуют следующие устройства хранения закрытого ключа:

§ Дискеты

§ Смарт-карты

§ USB-брелоки

§ Таблетки Touch-Memory

Кража или потеря одного из таких устройств хранения может быть легко замечена пользователем, после чего соответствующий сертификат может быть немедленно отозван.

Наиболее защищенный способ хранения закрытого ключа -- хранение на смарт-карте. Для того, чтобы использовать смарт-карту, пользователю необходимо не только её иметь, но и ввести PIN-код, то есть, получается двухфакторная аутентификация. После этого подписываемый документ или его хэш передается в карту, её процессор осуществляет подписание хэша и передает подпись обратно. В процессе формирования подписи таким способом не происходит копирования закрытого ключа, поэтому все время существует только единственная копия ключа. Кроме того, произвести копирование информации со смарт-карты сложнее, чем с других устройств хранения.

В соответствии с законом «Об электронной подписи», ответственность за хранение закрытого ключа владелец несет сам.

Получение электронно-цифровой подписи (ЭЦП)

ЭЦП выдается специальными организациями -- удостоверяющими центрами (УЦ), имеющими соответствующие лицензии ФСБ РФ. Процесс выдачи ЭЦП представляет собой проверку документов получателя ЭЦП (иначе говоря, идентификацию предполагаемого владельца ключа), генерацию пары ключей (открытого ключа, на который выпускается сертификат ЭЦП и который будет виден всем участникам документооборота, и закрытого ключа, известного только владельцу ЭЦП) и выпуск удостоверяющим центром сертификата открытого ключа в бумажном и электронном виде.

Бумажный сертификат заверяется печатью УЦ и подписывается уполномоченным лицом УЦ, а электронный сертификат (как правило, представляющий собой файл с расширением .cer) подписывается уполномоченным лицом УЦ с помощью собственной ЭЦП.

После этого сертификат и ключевая пара записываются на ключевой носитель. В качестве ключевого носителя лучше всего использовать защищенные носители типа ruToken или eToken, представляющие собой флеш-устройства с интегрированными в них средствами обеспечения безопасности и конфиденциальности (требование введения пин-кода, невозможность удаления или копирования ключевой пары). Внимание -- закрытый ключ является секретной информацией владельца ЭЦП и не должен никому передаваться. Рекомендуется крайне внимательно относиться к ключевому носителю, не оставлять его без присмотра и не передавать третьим лицам.

Для работы с ЭЦП необходимо установить на компьютер специальное программное обеспечение -- криптопровайдер. Как правило, криптопровайдер можно приобрести в удостоверяющем центре вместе с ЭЦП. Наиболее распространенными криптопровайдерами являются программы производства ООО «Лисси» (криптопровайдер «Lissi CSP») и ООО «Крипто-Про» (криптопровайдер «CryptoPro CSP»). После установки криптопровайдера необходимо вставить в компьютер ключевой носитель, после чего появляется возможность подписания документов.

Сертификат ЭЦП выпускается на конкретное физическое лицо, являющееся сотрудником организации Участника размещения заказа. Необходимо получить ЭЦП на сотрудника, уполномоченного на получение аккредитации на электронной площадке от имени Участника размещения заказа, и на сотрудников, уполномоченных на осуществление действий от имени Участника размещения заказа по участию в открытых аукционах в электронной форме (в том числе на регистрацию на открытых аукционах и на подписание государственного контракта).

Можно получить ЭЦП только на одного сотрудника при условии, что этот сотрудник уполномочен осуществлять все перечисленные действия от имени Участника размещения заказа. Таким сотрудником может быть, например, руководитель организации Участника размещения заказа или лицо, имеющее соответствующую доверенность. При этом все документы, подтверждающие полномочия таких сотрудников, предоставляются оператору при получении аккредитации на электронной торговой площадке.

Список использованной литературы

1. Статьи сайта «безопасность информационных систем» http://infobez.com/

2. Материал из Википедии -- свободной энциклопедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%86%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BF%D0%B8%D1%81%D1%8C#.D0.9F.D0.BE.D0.B4.D0.B4.D0.B5.D0.BB.D0.BA.D0.B0_.D0.BF.D0.BE.D0.B4.D0.BF.D0.B8.D1.81.D0.B5.D0.B9

3. Данные сайта компании «Электронные офисные системы» http://www.eos.ru/eos_products/eos_karma/

4. Материал из Википедии -- свободной энциклопедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B5%D1%88%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5

5. Данные сайта компании «Крипто - про» http://cryptopro.ru/products/csp/overview

6. Данные сайта Тендер - закупки http://tender-zakupki.ru/ecp.html

Размещено на Allbest.ru