Авторизация на сайтах, оплата онлайн-покупок, использование электронных цифровых подписей – все это было бы невозможно без криптографии. Благодаря ей, персональная информация пользователей надежно защищена от действий злоумышленников. Криптография позволяет безопасно обмениваться важными данными в Интернете.
Даже те, кто никогда не работали с криптографией, знают о базовых принципах и методах конфиденциальности. Они используются во многих процессах, в том числе в банковских транзакциях, при передаче интернет-трафика и т.д. Проще говоря, данная наука выступает гарантом конфиденциальности данных.
Что такое криптография
Криптография занимается изучением различных методов кодирования и шифрования информации. Чтобы передавать данные в защищенном виде используются специальные алгоритмы. Для их проверки используются тестовые среды, что позволяет находить уязвимости и оперативно их устранять.
У криптографических систем существует набор принципов, по которым они функционируют. Такие системы должны соответствовать определенным требованиям:
- целостность данных – передаваемая информация не должна перемещаться или изменяться;
- высокая степень конфиденциальности – если пользователь не авторизован в системе, у него не будет доступа к информации;
- гарантия цифровой легитимности – дает возможность контролировать любые транзакции. В первую очередь, это актуально для банковской сферы и интернет-покупок.
Перед тем как приступать к обмену информацией, пользователи должны пройти процесс обязательной аутентификации и идентификации. Данное требование распространяется и на отправителя, и на получателя.
Начинать знакомство с криптографией лучше с базовых терминов. Чаще всего встречаются следующие понятия:
- открытый текст – сообщение в своем первоначальном виде (до преобразования);
- алфавит – совокупность определенных знаков;
- символ – любой знак из алфавита, предназначенный для зашифровки данных;
- шифр – перечень инструментов, используемых для шифрования сообщения;
- шифрованное сообщение – сообщение после использования шифра;
- ключ – информация, с помощью которой зашифровываются и расшифровываются сообщения;
- зашифрование – процесс преобразования открытого текста в криптограмму.
Какие задачи стоят перед криптографией
Основная задача криптографии – обеспечить безопасный обмен данными. Этот процесс начинается с отправки абонентом открытого текста. При помощи криптографических инструментов информация зашифровывается. Чтобы адресат смог ее расшифровать, ему необходимо воспользоваться ключом.
Области применения современной криптографии
Криптография тесно связана с современными технологиями и гаджетами, которые уже давно стали неотъемлемой частью жизни человека. Именно поэтому, данная наука используется сегодня во многих сферах. Наиболее активно ее применяют:
- при обеспечении информационной безопасности, для предотвращения утечек персональных данных;
- при проведении транзакций в банковской сфере;
- при разработке системы авторизации и аутентификации на веб-сайтах;
- при удаленной передаче бухгалтерской документации;
- при оформлении заказов в интернет-магазинах (для защиты персональных данных, например, номеров банковских карт и телефонов).
Иными словами, криптография является постоянным спутником цифровых и информационных технологий. Профессии, связанные с этим направлением, становятся все более перспективными.
В программировании и информационной безопасности, криптография играет крайне важную роль. Особенно, если речь про крупные проекты. Современные программные продукты активно обмениваются данными, поэтому постоянно присутствует вероятность утечки информации. Криптография помогает не допустить перехвата данных. Поскольку для всех операций существуют собственные протоколы защиты, мошенники не могут получить доступ к информации.
На этом области применения криптографии не заканчиваются. Например, она дает возможность разделять информацию между пользователями, которые могут получить доступ к ней, лишь собравшись вместе. Такой подход часто используется при проведении голосований.
Методы криптографии
Выделяют несколько видов классификации криптографических методов. На практике, чаще всего ориентируются на количество задействованных ключей. В этом случае говорят о бесключевых, одноключевых и двухключевых методах. Первый – вообще не подразумевает использование ключей, второй – работает с одним секретным ключом, третий – содержит и открытый, и секретный ключ.
Алгоритмы шифрования данных
Одной из основных характеристик алгоритмов шифрования является криптографическая стойкость. Чем она выше, тем сложнее проведение криптоанализа. Последний представляет собой обратный криптографии процесс, то есть его задача – взломать шифр. Обычно алгоритмы шифрования делят на симметричные и асимметричные.
Симметричные алгоритмы
В этом случае для шифрования и расшифровки используется одинаковый ключ. Подобные алгоритмы должны выполнять два ключевых действия, а именно: избегать линейности и удалять из объектов любые статистические закономерности. Симметричные системы имеют еще две подкатегории: поточные и блочные.
В поточных алгоритмах формируется выходная последовательность. Проще говоря, каждому символу открытого текста соответствует символ шифрованного текста. При этом важную роль играет не только используемый ключ, но и расположение конкретного символа в открытом тексте.
В случае с блочными шифрами, весь массив данных делится на блоки, которые последовательно преобразуются при помощи ключа. Симметричная криптография представляет крайне длительный и сложный процесс, со множеством этапов, на которых происходит множество подстановок и перестановок. На каждом из них могут использоваться свои собственные ключи.
Асимметричные и симметричные алгоритмы имеют свои сильные и слабые стороны. Первые могут похвастаться более высокой скоростью работы и стойкими, но в то же время короткими ключами. Подобные алгоритмы гораздо лучше изучены, поэтому их используют чаще. К недостаткам можно отнести сложность процесса передачи секретных ключей. Так происходит из-за того, что в ходе обмена данными может произойти их утечка. Кроме этого, большим количеством шифров проблематично управлять.
Асимметричные алгоритмы
Они используют криптографию, основанную на передаче открытых ключей. Последние передаются по незащищенному каналу связи. С их помощью шифруется исходный текст и проверяется на подлинность электронная подпись. Однако для расшифровки полученной информации необходимо использовать секретный ключ.
Принцип работы таких алгоритмов, схож с односторонними функциями. Если дано значение функции, найти ее аргумент не составляет труда, но если известен аргумент, то найти значение функции довольно проблематично. Предположим, существует справочник телефонных номеров многомиллионного города. Зная имя, фамилию и отчество, отыскать нужный номер просто, однако найти нужного человека по номеру – практически невозможно.
