Управление криптографическими ключами. Способы распространения ключей. Сертификаты.

Управление ключами состоит из процедур, обеспечивающих:

· включение пользователей в систему;выработку, распределение и введение в аппаратуру ключей;

· контроль использования ключей;смену и уничтожение ключей;

· архивирование, хранение и восстановление ключей.

Управление ключами играет важнейшую роль в криптографии как основа для обеспечения конфиденциальности обмена информацией, идентификации и целостности данных. Важным свойством хорошо спроектированной системы управления ключами является сведение сложных проблем обеспечения безопасности многочисленных ключей к проблеме обеспечения безопасности нескольких ключей, которая может быть относительно просто решена путем обеспечения их физической изоляции в выделенных помещениях и защищенном от проникновения оборудовании. В случае использования ключей для обеспечения безопасности хранимой информации субъектом может быть единственный пользователь, который осуществляет работу с данными в последовательные промежутки времени. Управление ключами в сетях связи включает, по крайней мере, двух субъектов — отправителя и получателя сообщения.

Целью управления ключами является нейтрализация таких угроз, как:

· компрометация конфиденциальности закрытых ключей;

· компрометация аутентичности закрытых или открытых ключей. При этом под аутентичностью понимается знание или возможность проверки идентичности корреспондента, для обеспечения конфиденциальной связи с которым используется данный ключ;

несанкционированное использование закрытых или открытых ключей, например использование ключа, срок действия которого истек.

При использовании симметричной криптосистемы две вступающие в информационный обмен стороны должны сначала согласовать секретный сессионный ключ, то есть ключ для шифрования всех сообщений, передаваемых в процессе обмена. Этот ключ должен быть неизвестен всем остальным и должен периодически обновляться одновременно у отправителя и получателя. Процесс согласования сессионного ключа называют также обменом или распределением ключей.

Асимметричная криптосистема предполагает использование двух ключей – открытого и закрытого (секретного). Открытый ключ можно разглашать, а закрытый надо хранить в тайне. При обмене сообщениями необходимо пересылать только открытый ключ, обеспечив его подлинность.

К распределению ключей предъявляются следующие требования:

− оперативность и точность распределения;

− конфиденциальность и целостность распределяемых ключей.

Для распределения ключей между пользователями компьютерной сети используются следующие основные способы:

1) Использование одного или нескольких центров распределения ключей.

2) Прямой обмен ключами между пользователями сети.

Проблемой первого подхода является то, что центру распределения ключей известно, кому и какие ключи распределены, и это позволяет читать все сообщения, передаваемые по сети. Возможные злоупотребления могут существенно нарушить безопасность сети. При втором подходе проблема состоит в том, чтобы надежно удостовериться в подлинности субъектов сети.

Задача распределения ключей сводится к построению такого протокола рас-

пределения ключей, который обеспечивает:

− взаимное подтверждение подлинности участников сеанса;

− подтверждение достоверности сеанса;

− использование минимального числа сообщений при обмене ключами.

Остановимся подробнее на втором подходе – прямом обмене ключами между

пользователями сети.

При использовании для защищенного информационного обмена криптосистемы с симметричным секретным ключом, два пользователя, желающие обменяться криптографически защищенной информацией, должны обладать общим секретным ключом. Эти пользователи должны обменяться общим ключом по каналу связи безопасным образом. Если пользователи меняют ключ достаточно часто, то доставка ключа превращается в серьезную проблему.

Для решения этой проблемы можно применить два основных способа:

1) Использование асимметричной криптосистемы с открытым ключом для защиты секретного ключа симметричной криптосистемы.

2) Использование системы открытого распределения ключей Диффи-Хеллмана. Реализация первого способа, осуществляется в рамках комбинированной криптосистемы с симметричными и асимметричными ключами. При таком подходе симметричная криптосистема применяется для шифрования и передачи исходного открытого текста, а асимметричная криптосистема с открытым ключом – для шифрования, передачи и последующего дешифрования только секретного ключа симметричной криптосистемы. Второй способ безопасного распространения секретных ключей основан на применении алгоритма открытого распределения ключей Диффи-Хеллмана. Этот алгоритм позволяет пользователям обмениваться ключами по незащищенным каналам связи.

Сертификат открытого ключа (сертификат ЭЦП, сертификат ключа подписи, сертификат ключа проверки электронной подписи (согласно ст. 2 Федерального Закона от 06.04.2011 «Об электронной подписи» № 63-ФЗ)) — цифровой или бумажный документ, подтверждающий соответствие между открытым ключом и информацией, идентифицирующей владельца ключа. Содержит информацию о владельце ключа, сведения об открытом ключе, его назначении и области применения, название центра сертификации и т. д.

Открытый ключ может быть использован для организации защищённого канала связи с владельцем двумя способами:

· для проверки подписи владельца (аутентификация)

· для шифрования посылаемых ему данных (конфиденциальность)

Существует две модели организации инфраструктуры сертификатов: централизованная (PKI) и децентрализованная (реализуемая на основе т. н. сетей доверия), получившая наибольшее распространение в сетях PGP.

Сертификаты, как правило, используются для обмена зашифрованными данными в больших сетях. Криптосистема с открытым ключом решает проблему обмена секретными ключами между участниками безопасного обмена, однако не решает проблему доверия к открытым ключам. Предположим, что Алиса, желая получать зашифрованные сообщения, генерирует пару ключей, один из которых (открытый) она публикует каким-либо образом. Любой, кто желает отправить ей конфиденциальное сообщение, имеет возможность зашифровать его этим ключом, и быть уверенным, что только она (так как только она обладает соответствующим секретным ключом) сможет это сообщение прочесть. Однако описанная схема ничем не может помешать злоумышленнику Давиду создать пару ключей, и опубликовать свой открытый ключ, выдав его за ключ Алисы. В таком случае Давид сможет расшифровывать и читать, по крайней мере, ту часть сообщений, предназначенных Алисе, которые были по ошибке зашифрованы его открытым ключом.

Идея сертификата — это наличие третьей стороны, которой доверяют две другие стороны информационного обмена. Предполагается, что таких третьих сторон немного, и их открытые ключи всем известны каким-либо способом, например, хранятся в операционной системе или публикуются в журналах. Таким образом, подлог открытого ключа третьей стороны легко выявляется.

Если Алиса сформирует сертификат со своим публичным ключом, и этот сертификат будет подписан третьей стороной (например, Трентом), любой, доверяющий Тренту, сможет удостовериться в подлинности открытого ключа Алисы. В централизованной инфраструктуре в роли Трента выступает удостоверяющий центр. В сетях доверия Трент может быть любым пользователем, и следует ли доверять этому пользователю, удостоверившему ключ Алисы, решает сам отправитель сообщения.