28558

Новое направление в криптографии, постулаты У. Диффи и М. Хеллмана

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Это означает что если А является примитивным корнем простого числа Q тогда числа A mod Q A2 mod AQ1 mod Q являются различными и состоят из целых от 1 до Q – 1 с некоторыми перестановками. В этом случае для любого целого B Q и примитивного корня A простого числа Q можно найти единственную экспоненту Х такую что Y =AX mod Q где 0≤ X ≤ Q1. Экспонента X называется дискретным логарифмом или индексом Y по основанию A mod Q. Общеизвестные элементы Q Простое число A A Q и A является примитивным корнем Q Создание...

Русский

2013-08-20

23.14 KB

9 чел.

38. Новое направление в криптографии , постулаты  У. Диффи и М. Хеллмана

В середине 70-х гг. ХХ столетия произошел настоящий прорыв в современной криптографии – появление асимметричных криптосистем, которые не требовали передачи секретного ключа между сторонами. Здесь

отправной точкой принято считать работу, опубликованную Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом в 1976 г. под названием "Новые направления в современной криптографии". В ней впервые сформулированы принципы обмена шифрованной информацией без обмена секретным ключом.

Независимо к идее асимметричных криптосистем подошел Ральф Меркли. Несколькими годами позже Рон Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман открыли систему RSA, первую практическую асимметричную криптосистему, стойкость которой была основана на проблеме факторизации больших простых чисел. Асимметричная криптография открыла сразу несколько новых прикладных направлений, в частности системы электроннойцифровой подписи (ЭЦП) и электронных денег.

В 1980–90-е гг. появились совершенно новые направления криптографии: вероятностное шифрование, квантовая криптография и другие. Осознание их практической ценности еще впереди. Актуальной остается и задача совершенствования симметричных криптосистем. В этот же период были разработаны нефейстелевские шифры (SAFER, RC6 и др.), а в 2000 г.после открытого международного конкурса был принят новый национальный стандарт шифрования США – AES.

Постулаты У. Диффи и М. Хеллмана:

1.   Ключ  KA для шифрования сообщений входящих к абоненту А должен изготовить сам абонент А. Он же изготавливает ключ KA-1  - для расшифрования данных сообщений.

2.   Ключ KA рассылается всем желающим, отправлять сообщения абоненту A, ключ KA-1 держится в секрете.

3.   Ключ KA-1 не восстанавливается по ключу KA.

Алгоритм Диффи-Хелмана (1976) использует функцию дискретного возведения в степень и используется для открытого распределения ключей по открытому каналу связи. 

Первая публикация данного алгоритма открытого ключа появилась в статье Диффи и Хеллмана, в которой вводились основные понятия криптографии с открытым ключом и в общих чертах упоминался алгоритм обмена ключа Диффи-Хеллмана.

Цель алгоритма состоит в том, чтобы два участника могли безопасно обменяться ключом, который в дальнейшем может использоваться в каком-либо алгоритме симметричного шифрования. Сам алгоритм Диффи-Хеллмана может применяться только для обмена ключами.

Алгоритм основан на трудности вычислений дискретных логарифмов. Дискретный логарифм определяется следующим образом. Вводится понятие примитивного корня простого числа Q как числа, чьи степени создают все целые от 1 до Q – 1. Это означает, что если А является примитивным корнем простого числа Q, тогда числа

               A mod Q, A2 mod ……AQ-1 mod Q

 

являются различными и состоят из целых от 1 до Q – 1 с некоторыми перестановками. В этом случае для любого целого B < Q и примитивного корня A простого числа Q можно найти единственную экспоненту Х, такую, что

Y =AX mod Q  ,где    0≤ X ≤ (Q-1).

Экспонента X называется дискретным логарифмом, или индексом Y, по основанию A mod Q. Это обозначается как

        indA,Q(Y)

Теперь опишем алгоритм обмена ключей Диффи-Хеллмана.

Общеизвестные элементы

Q

Простое число

A

A < Q и A является примитивным корнем Q

 

Создание пары ключей пользователем I

Выбор случайного числа  X i (закрытый ключ)

Xi<Q

Вычисление числа   Y i (открытый ключ)

Yi=AXimod Q

Создание открытого ключа пользователем J

Выбор случайного числа X j (закрытый ключ)

X j< Q

Вычисление случайного числа  Y j (открытый ключ)

Yj=A Ximod Q

Создание общего секретного ключа пользователем I

  K= (Yi)Ximod Q

Создание общего секретного ключа пользователем J

K=(Yj)Xjmod Q

Предполагается, что существуют два известных всем числа: простое число Q и целое A, которое является примитивным корнем Q. Теперь предположим, что пользователи I и J хотят обменяться ключом для алгоритма симметричного шифрования. Пользователь I выбирает случайное число Xi< Q и вычисляет  Y i=AXi mod Q. Аналогично пользователь J независимо выбирает случайное целое число Xj<Q и вычисляет Y i=AXj mod Q. Каждая сторона держит значение Х в секрете и делает значение Y доступным для другой стороны. Теперь пользователь I вычисляет ключ как  K=(Yi)Xi mod Q, и пользователь J вычисляет ключ как K= (Yj)Xj mod Q. В результате по правилам модульной арифметики оба получат одно и то же значение:

K= (Yj)Xi  mod Q= (AXj mod Q)Xi mod Q = (A Xj)Xi mod Q = A XjXi mod Q =

(A Xi)Xj mod Q= ( A Xi mod Q)Xj mod Q = ( Yi)Xj mod Q.

Таким образом, две стороны обменялись секретным ключом. Так как Xi и Xj являются закрытыми, противник может получить только следующие значения: Q, A, Yi и Yj. Для вычисления ключа атакующий должен взломать дискретный логарифм, т. е. вычислить

Xj = ind a,q(Yj)

Безопасность обмена ключа в алгоритме Диффи-Хеллмана вытекает из того факта, что, хотя относительно легко вычислить экспоненты по модулю простого числа, очень трудно вычислить дискретные логарифмы. Для больших простых чисел задача считается неразрешимой.

Следует заметить, что данный алгоритм уязвим для атак типа «man-in-the-middle». Если противник может осуществить активную атаку, т.е. имеет возможность не только перехватывать сообщения, но и заменять их другими, он может перехватить открытые ключи участников Yi и Y j, создать свою пару открытого и закрытого ключа   и послать каждому из участников свой открытый ключ. После этого каждый участник вычислит ключ, который будет общим с противником, а не с другим участником. Если нет контроля целостности, то участники не смогут обнаружить подобную подмену.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15151. Герой нашего времени. Женские образы в романе 17.26 KB
  Женские образы в романе М.Ю. Лермонтова Герой нашего времени. Роман М.Ю. Лермонтова недаром назван Герой нашего времени весь строй произведения его композиция образная система подчинены раскрытию образа Печорина.
15152. Горе от ума. Грибоедов 66.62 KB
  Горе от ума. Грибоедов Комедия Горе от ума держится какимто особняком в литературе и отличается моложавостью свежестью и более крепкой живучестью от других произведений слова. Она как столетний старик около которого все отжив по очереди св
15153. Мнимое и подлинное безумие Чацкого 13.35 KB
  Мнимое и подлинное безумие Чацкого Комедия Горе от ума была написана в 1823 году А.С.Грибоедовым и имела уже тогда огромный успех в читательских кругах не только Москвы но и всей России. При жизни автора Горе от ума не была опубликовано зато многократно переписыва...
15154. Общество в жизни Татьяны, Онегина и автора 16.29 KB
  Общество в жизни Татьяны Онегина и автора Татьяна простая провинциальная девушка она не красавица но задумчивость и мечтательность выделяют ее среди других людей в обществе которых она чувствует себя одиноко так как они не способны понять ее. Дика печальна...
15155. Один в поле воин, если он-Чацкий 21.21 KB
  Один в поле воин если онЧацкий Образ главного героя комедии сочетает в себе все черты идеального человека: высоко развитое чувство собственного достоинства истинная культура и просвещенность нежелание мириться с несправедливым общественным устоем нена
15156. Основные мотивы лирики А.С. Пушкина 34.62 KB
  Основные мотивы лирики А. С. Пушкина Читая лирику А. С. Пушкина великий русский писатель Н. В. Гоголь задался вопросом: €œЧто же стало предметом поэзии А. С. Пушкина€ И сам отвечал: €œВсе стало предметом€. В своем творчестве поэт обращался к темам любви и дружбы его ...
15157. ГОСУДАРСТВО И ФУНКЦИИ ГОСУДАРСТВА 21.09 KB
  государство и Функции государства Государство особая организация общества объединённого общими социальными культурными интересами занимающая определённую территорию имеющая собственную систему управления сис
15158. День Святой Троицы 19.87 KB
  День Святой Троицы День Святой Троицы Пятидесятница Сошествие Святого Духа один из главных христианских праздников входящий в православии в число двунадесятых праздников. Православная церковь отмечает Троицу на 49 день после Пасх
15159. Камчатка 14.18 KB
  Камчатка полуостров на северовостоке Азии Россия. Омывается на З. Охотским морем на В. Тихим океаном и Беринговым морем. Дл. 1200 км шир. до 450 км площадь 370 тыс. км. Перешейком Парапольский Дол соединяется с материком. Зап. берег изрезан слабо на вост. берегу большие зали