Киберкрепость: всестороннее руководство по компьютерной безопасности - Пётр Юрьевич Левашов

должен храниться в секрете для обеспечения безопасности коммуникации. Примеры симметричных алгоритмов шифрования — Advanced Encryption Standard (AES) и Blowfish. Асимметричное шифрование, также известное как шифрование с открытым ключом, использует пару ключей — открытый и закрытый. Открытый ключ применяется для шифрования сообщения, а закрытый — для его расшифровки. Получатель сообщения делает свой открытый ключ доступным, в то время как закрытый ключ хранится в секрете. Примеры асимметричных алгоритмов шифрования — RSA и криптография эллиптических кривых (Elliptic Curve Cryptography, ECC). Асимметричное шифрование считается более безопасным, чем симметричное, поскольку закрытым ключом не обмениваются и его не передают, что снижает риск компрометации. Оно часто используется для безопасных коммуникаций, таких как цифровые подписи, и для безопасного обмена ключами, например в Transport Layer Security (TLS). Однако асимметричное шифрование медленнее и требует больших вычислительных затрат, чем симметричное, поэтому для повышения производительности его обычно задействуют в сочетании с симметричным шифрованием.

Цифровые подписи и аутентификация

Цифровые подписи и аутентификация — это важные компоненты криптографии и шифрования данных. Они служат для обеспечения подлинности и целостности электронных документов, сообщений и других цифровых данных. Для шифрования и расшифровки сообщения задействуется пара ключей, закрытый и открытый. Отправитель сообщения использует свой закрытый ключ для шифрования сообщения, а получатель применяет открытый ключ отправителя для его расшифровки. Это гарантирует, что сообщение может прочитать только тот, кому оно предназначено, и что оно не было подделано.

Аутентификация — это процесс проверки личности пользователя или устройства. В контексте цифровых подписей с помощью аутентификации проверяют, что человек или устройство, выдающие себя за отправителя сообщения, действительно являются таковыми. Обычно это делается сравнением цифровой подписи на сообщении с открытым ключом отправителя.

Существуют различные типы цифровых подписей, такие как RSA, DSA, ECDSA и EdDSA. Эти алгоритмы используют различные математические функции для генерации ключей и подписания сообщений и обладают различными свойствами безопасности. Например, RSA и DSA основаны на сложности факторизации больших составных чисел, а ECDSA и EdDSA — на сложности решения задачи дискретного логарифма в конечном поле или эллиптической кривой.

Помимо цифровых подписей в отрасли все большее распространение получают другие формы аутентификации — многофакторная и беспарольная. Многофакторная аутентификация объединяет то, что пользователь знает (например, пароль), с тем, что у него есть (например, смартфон) или чем он является (например, отпечаток пальца), чтобы обеспечить дополнительный уровень безопасности. Беспарольная аутентификация полностью устраняет необходимость в пароле, используя другие формы аутентификации, такие как биометрические данные или ключ безопасности.

Управление ключами и генерация ключей

Управление ключами и генерация ключей — важнейшие компоненты криптографии и шифрования данных. Управление ключами — это процесс создания и хранения криптографических ключей, которые используются для шифрования и расшифровки данных, а также управления ими. Генерация ключей — это создание новых ключей либо случайным образом, либо по определенному алгоритму.

Правильное управление ключами гарантирует, что нужные ключи используются нужными сторонами и находятся в безопасности. Это подразумевает защиту ключей от несанкционированного доступа, их защиту во время передачи и регулярную смену для предотвращения компрометации. Генерация ключей также важна, поскольку она гарантирует, что ключи, применяемые для шифрования, действительно случайны и уникальны.

Существует несколько методов управления ключами и генерации ключей, например:

• инфраструктура открытых ключей (PKI);

• ключевой эскроу;

• аппаратные модули безопасности (Hardware Security Modules, HSM);

• протокол совместимости управления ключами (Key Management Interoperability Protocol, KMIP).

Комбинирование этих методов может обеспечить надежную и безопасную систему управления ключами и их генерации.

Стандарты шифрования и лучшие практики

Стандарты и лучшие практики шифрования относятся к руководящим принципам и протоколам, которым должны следовать организации для обеспечения безопасности и целостности своих зашифрованных данных. Эти стандарты обеспечивают основу для выбора и внедрения решений шифрования, соответствующих конкретным потребностям организации, а также управления ими. К примерам стандартов шифрования и передовой практики относится стандарт расширенного шифрования (AES), широко применяемый для шифрования с симметричным ключом, и алгоритм RSA, который обычно используется для шифрования с асимметричным ключом.

Организациям следует регулярно обновлять алгоритмы шифрования и размеры ключей, чтобы опережать потенциальные угрозы. Кроме того, важно иметь хорошую систему управления ключами, которая включает в себя правильное создание, хранение и уничтожение ключей шифрования. Это поможет гарантировать, что ключи шифрования не будут скомпрометированы, а данные окажутся недоступными неавторизованным лицам. В целом, стандарты шифрования и передовые методы обеспечивают необходимый уровень безопасности и могут помочь организациям соответствовать нормативным требованиям.

Методы симметричного шифрования

Основные техники симметричного шифрования

Симметричное шифрование, также известное как шифрование с секретным ключом, — это метод шифрования данных, при котором для шифрования и расшифровки используется один и тот же ключ. Этим оно отличается от асимметричного шифрования, в котором для шифрования и дешифровки применяются разные ключи.

Вот некоторые из наиболее часто используемых основных методов симметричного шифрования.

• Шифр подстановки. Эта техника предполагает замену буквы или символа в открытом тексте на другую букву или символ. Например, буква A в открытом тексте может быть заменена буквой Z в шифротексте. Этот метод довольно легко взломать, но он все же может быть полезен в простых сценариях шифрования.

• Шифр транспозиции. Эта техника предполагает перестановку букв или символов в открытом тексте для формирования шифротекста. Например, буквы в слове HELLO в открытом тексте могут быть переставлены таким образом, чтобы в шифротексте получилось HLELO. Этот метод также относительно легко взломать, но для простых сценариев шифрования он годится.

• Блочный шифр. Эта техника делит открытый текст на блоки фиксированного размера и шифрует каждый из них отдельно. Наиболее распространенный блочный шифр — Advanced Encryption Standard (AES), который использует фиксированный размер блока в 128 бит и поддерживает размеры ключей в 128, 192 и 256 бит.

• Потоковый шифр. Эта техника шифрует открытый текст по одному биту или байту за раз. Потоковые шифры обычно быстрее