Понятие, стандарты, реализация электронной подписи.

В симметричной криптографии существует проблема электронной подписи – необходимо, чтобы получатель, а в случае разбирательств, и третья сторона могли убедиться в авторстве сообщения и его неизменности. Данная проблема решается путем использования имитовставки, но в этом случае отправителю придется предъявить секретный ключ, что приводит к полной дискредитации секретного ключа и возможности чтения информации.

Проблема электронной подписи решена в асимметричной криптографии.

Электронная подпись вводится, так как необходимо:

1) Предотвратить отказ от посланного сообщения

2) Защититься от модификации присланного сообщения

3) Предотвратить подделку сообщения

4) Предотвратить отправку сообщения от чужого имени

5) Предотвратить перехват сообщения с целью его модификации

6) Предотвратить повтор сообщений

Подпись создается с помощью личного ключа отправителя, причем подписывается не само сообщение, а его хэш-функция, что быстрее. Таким образом, получателю отправляется сообщение с приложенной к нему подписью.

Подпись можно проверить с помощью общеизвестного открытого ключа отправителя, который расшифровывает хэш-функцию, которое сравнивает с хэш-функцией, вычисленной от полученного сообщения. Схема представлена на рисунке:

Если полученные хэш-функции совпадают, то получатель может быть уверен, что сообщение не изменено, а подпись принадлежит лицу, имеющему доступ к соответствующему личному ключу. Отправитель не может отказаться от сообщения, если признает, что ЛК известен только ему.

Злоумышленник без знания ЛК не сможет сделать осмысленных изменений в пересылаемом сообщении и не сможет сформировать такую же подпись. Электронная подпись обеспечивает контроль целостности и авторства сообщения, но не обеспечивает его конфиденциальность.

В 1991 году принят стандарт электронной подписи DSS.

В 1994 году в России принят ГОСТ 34.10-94. В основе обоих стандартов лежит схема Эль Гамаля, только разные его модификации.

При создании ЭП используют общие несекретные параметры p и q – простые числа, причем q является делителем p-1.

2⁵⁰⁹<p<2⁵¹², 2¹⁰²⁰<p<2¹⁰²⁴, 2²⁵⁴<2²⁵⁶ . Также используется число а, 1<a<p-1, удовлетворяющее условию a^qmodp=1.

У пользователя есть случайно сгенерированное число Х – личный ключ. a^Xmodp – открытый ключ.

Подпись вырабатывается следующим образом:

1) С датчика случайных чисел снимается число (0юююй)ю Оно является секретным и удаляется после выработки ЭП.

2) Пользователь вычисляет r=(a^kmodp)modq

S=(xr+k*h(m))modq

Если r или S = 0, то выбирается новое значении к. Числа r и S образуют электронную подпись(у нас они длиной 256 бит).

Процедура проверки:

1) Лежат ли r и S в диапазоне (0,q). Если нет, то ошибка

2) Вычисляем хэш-функцию

3) Вычисляем v=h(M)^q*rmodq

Z1=(S*v)modq

Z2=((q*r)*v)modq

u=((a^Z1*y^Z2)modp)modq

Если r= u, то подпись правильна.

В 1998 году появился стандарт электронной подписи ECDSA, в России аналогом явился ГОСТ 3410-2001. Он позволяет достичь того же уровня защиты при значительно меньшей длине ключа, что увеличивает скорость и уменьшает объем занимаемой памяти.

Используется эллиптическая криптография: y²=x³+ax+b

Множество точек эллиптической кривой вместе с бесконечно удаленной точной 0 и сведенной операцией сложения называется группой.

Для каждой эллиптической кривой число точек в группе является большим, но конечным. Точки кривой могут складываться, но не могут умножаться. Однако возможно скалярное умножение, когда соответствующее число раз выполняется прибавление одной и той же точки: