Криптографические методы защиты информации и их использование при работе в сети

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО ВСЕРОССИЙСКИЙ  ЗАОЧНЫЙ

ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

на тему «Криптографические методы защиты информации 
и их использование при работе в сети»

 

 

 

 

Исполнитель: Мановец С.В

______________________________

специальность: менеджмент

группа: ФНО

№ зачетной книжки: 11млд46130

 

Руководитель: Мануйлов Н.Н

 

 

 

 

 

Владимир 2012

 

Оглавление

 
Введение

Проблема защиты информации путем  ее преобразования, исключающего ее прочтение  посторонним лицом, волновала человеческий ум с давних времен. Среди всего спектра методов защиты данных от нежелательного доступа особое место занимают криптографические методы.  История криптографии - ровесница истории человеческого языка. Более того, первоначально письменность сама по себе была криптографической системой, так как в древних обществах ею владели только избранные. Священные книги Древнего Египта, Древней Индии тому примеры.

С широким распространением письменности криптография стала формироваться  как самостоятельная наука.

Актуальность  темы  очевидна, т.к.  информация в современном обществе – одна из самых ценных вещей в жизни, требующая защиты от несанкционированного проникновения лиц, не имеющих к ней доступа.

 Объектом изучения в курсовой работе является  криптография.

Предметом изучения криптографические методы защиты информации.

В теоретической части  курсовой работы  мною  рассмотрены  вопросы о науке криптологии, направлении ее криптографии и основных методологиях криптографической защиты информации.

При выполнении практической части курсовой работы, посвященной реализации экономической задачи на персональном компьютере (вариант № 24), использован табличный процессор – MS Excel, который позволяет создать сводку о реализации товара за один день, сформировать итоговую  и сводные таблицы, построить диаграмму.

Курсовая работа выполнена  на компьютере  Celeron 420, частота процессора - 1,6Гц, объем памяти - 512Мб, жесткий диск - 160Мб, с использованием программного обеспечения Microsoft Office 2003 и распечатана на принтере HP LaserJet 1020.

1. Теоретическая  часть

Введение

Проблемой защиты информации путем ее преобразования занимается криптология (kryptos - тайный, logos - наука). Криптология разделяется на два направления - криптографию и криптоанализ. Цели этих направлений прямо противоположны.

Криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации.

Сфера интересов криптоанализа - исследование возможности расшифровывания информации без знания ключей.

 

Терминология 

Криптография дает возможность преобразовать информацию таким образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа.

В качестве информации, подлежащей шифрованию и дешифрованию, будут  рассматриваться тексты, построенные  на некотором алфавите. Под этими терминами понимается следующее.

Алфавит - конечное множество используемых для кодирования информации знаков.

Текст - упорядоченный набор из элементов алфавита.

Шифрование - преобразовательный процесс: исходный текст, который носит также название открытого текста, заменяется шифрованным текстом.

Дешифрование - обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный.

Ключ - информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.

Криптографическая система представляет собой семейство T преобразований открытого текста. Члены этого семейства индексируются, или обозначаются символом k; параметр k является ключом.  
Пространство ключей K - это набор возможных значений ключа. Обычно ключ представляет собой последовательный ряд букв алфавита.

Криптосистемы разделяются  на симметричные и с открытым ключом.

В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ.

В системах с  открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.

Термины распределение ключей и управление ключами относятся к процессам системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.

Электронной (цифровой) подписью называется присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование, которое позволяет при получении текста другим пользователем проверить авторство и подлинность сообщения.

Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию без знания ключа (т.е. криптоанализу). Имеется несколько показателей криптостойкости, среди которых:

• количество всех возможных  ключей;

• среднее время, необходимое  для криптоанализа.

Эффективность шифрования с целью защиты информации зависит  от сохранения тайны ключа и криптостойкости шифра.

 

 

1.1. Криптография

Криптография - это набор  методов защиты информационных взаимодействий от отклонений от их нормального, штатного протекания, вызванных злоумышленными действиями различных субъектов, методов, базирующихся на секретных алгоритмах преобразования информации, включая алгоритмы, не являющиеся собственно секретными, но использующие секретные параметры. Исторически первой задачей криптографии была защита передаваемых текстовых сообщений от несанкционированного ознакомления с их содержанием, что нашло отражение в самом названии этой дисциплины, эта защита базируется на использовании "секретного языка", известного только отправителю и получателю, все методы шифрования являются лишь развитием этой философской идеи. С усложнением информационных взаимодействий в человеческом обществе возникли и продолжают возникать новые задачи по их защите, некоторые из них были решены в рамках криптографии, что потребовало развития принципиально новых подходов и методов.

Основными видами криптографического закрытия являются шифрование и кодирование защищаемых данных. При этом шифрование есть такой вид закрытия, при котором самостоятельному преобразованию подвергается каждый символ закрываемых данных; при кодировании защищаемые данные делятся на блоки, имеющие смысловое значение, и каждый такой блок заменяется цифровым, буквенным или комбинированным кодом. При этом используется несколько различных систем шифрования: замена, перестановка, гаммирование, аналитическое преобразование шифруемых данных. Широкое распространение получили комбинированные шифры, когда исходный текст последовательно преобразуется с использованием двух или даже трех различных шифров.

 

1.2. Криптографические методы защиты информации

Совpеменная кpиптогpафия включает в себя четыpе кpупных pаздела:

 

 

                   

 

  Криптографическими средствами защиты называются специальные средства и методы преобразования информации, в результате которых маскируется ее содержание.

   Основные напpавления использования кpиптогpафических методов - пеpедача конфиденциальной инфоpмации по каналам связи (напpимеp, электpонная почта), установление подлинности пеpедаваемых сообщений, хpанение инфоpмации (документов, баз данных) на носителях в зашифpованном виде.

Криптографические методы можно разбить на два класса:

1. обработка информации путем замены и перемещения букв, при котором объем данных не меняется (шифрование);
2. сжатие информации с помощью замены отдельных сочетаний букв, слов или фраз (кодирование).

По способу  реализации криптографические методы возможны в аппаратном и программном исполнении.

Для защиты текстовой  информации при передачах на удаленные  станции телекоммуникационной сети используются аппаратные способы шифрования и кодирования. Для обмена информацией  между ЭВМ по телекоммуникационной сети, а также для работы с локальными абонентами возможны как аппаратные, так и программные способы. Для хранения информации на магнитных носителях применяются программные способы шифрования и кодирования.

Аппаратные  способы шифрования информации применяются для передачи защищенных данных по телекоммуникационной сети.  
Для реализации шифрования с помощью смешанного алфавита используется перестановка отдельных разрядов в пределах одного или нескольких символов.

Программные способы применяются для шифрования информации, хранящейся на магнитных носителях (дисках, лентах). Это могут быть данные различных информационно-справочных систем АСУ, АСОД и др. программные способы шифрования сводятся к операциям перестановки, перекодирования и сложения по модулю 2 с ключевыми словами.

Особое место  в  программах обработки информации занимают операции кодирования. Преобразование информации, в результате которого обеспечивается изменение объема памяти, занимаемой данными, называется кодированием. На практике кодирование всегда используется для уменьшения объема памяти, так как  экономия памяти ЭВМ имеет большое значение в информационных системах. Кроме того, кодирование можно рассматривать как криптографический метод обработки информации.

1.2.1. Управление криптографическими ключами.

Под ключом в криптографии понимают сменный элемент шифра, который применяется для шифрования конкретного сообщения. В последнее  время безопасность защищаемой информации стала определяться в первую очередь  ключом. Сам шифр, шифрмашина или  принцип шифрования стали считать известными противнику и доступными для предварительного изучения, но в них появился неизвестный для противника ключ, от которого существенно зависят применяемые преобразования информации. Теперь законные пользователи, прежде чем обмениваться шифрованными сообщениями, должны тайно от противника обменяться ключами или установить одинаковый ключ на обоих концах канала связи. А для противника появилась новая задача - определить ключ, после чего можно легко прочитать зашифрованные на этом ключе сообщения. 
Вернемся к формальному описанию основного объекта криптографии

Отметим теперь, что не существует единого шифра, подходящего  для всех случаев. Выбор способа  шифрования зависит от особенностей информации, ее ценности и возможностей владельцев по защите своей информации. Прежде всего подчеркнем большое разнообразие видов защищаемой информации: документальная, телефонная, телевизионная, компьютерная и т.д. Каждый вид информации имеет свои специфические особенности, и эти особенности сильно влияют на выбор методов шифрования информации. Большое значение имеют объемы и требуемая скорость передачи шифрованной информации. Выбор вида шифра и его параметров существенно зависит от характера защищаемых секретов или тайны.

Некоторые тайны (например, государственные, военные и др.) должны сохраняться десятилетиями, а некоторые (например, биржевые) - уже через несколько часов можно разгласить. Необходимо учитывать также и возможности того противника, от которого защищается данная информация. Одно дело - противостоять одиночке или даже банде уголовников, а другое дело - мощной государственной структуре. 
Любая современная криптографическая система основана (построена) на использовании криптографических ключей. Она работает по определенной методологии (процедуре), состоящей из: одного или более алгоритмов шифрования (математических формул); ключей, используемых этими алгоритмами шифрования; системы управления ключами; незашифрованного текста; и зашифрованного текста (шифртекста).

1.2.2. Симметричная (секретная) методология.

В этой методологии и  для шифрования, и для расшифровки  отправителем и получателем применяется  один и тот же ключ, об использовании  которого они договорились до начала взаимодействия. Если ключ не был скомпрометирован, то при расшифровке автоматически выполняется аутентификация отправителя, так как только отправитель имеет ключ, с помощью которого можно зашифровать информацию, и только получатель имеет ключ, с помощью которого можно расшифровать информацию. Так как отправитель и получатель - единственные люди, которые знают этот симметричный ключ, при компрометации ключа будет скомпрометировано только взаимодействие этих двух пользователей. Проблемой, которая будет актуальна и для других криптосистем, является вопрос о том, как безопасно распространять симметричные (секретные) ключи.

Алгоритмы симметричного  шифрования используют ключи не очень  большой длины и могут быстро шифровать большие объемы данных. 
Порядок использования систем с симметричными ключами:

1. Безопасно создается, распространяется и сохраняется симметричный секретный ключ.