перечислите виды кодирования и дайте определение криптографии
Криптография и главные способы шифрования информации
В XXI веке криптография играет серьезную роль в цифровой жизни современных людей. Кратко рассмотрим способы шифрования информации.
Криптография – не просто какая-то компьютерная штука
Скорее всего, вы уже сталкивались с простейшей криптографией и, возможно, знаете некоторые способы шифрования. Например Шифр Цезаря часто используется в развивающих детских играх.
ROT13 – еще один распространенный тип шифрования сообщений. В нём каждая буква алфавита сдвигается на 13 позиций, как показано на рисунке:
Как можно заметить, этот шифр не обеспечивает по-настоящему надежную защиту информации: он является простым и понятным примером всей идеи криптографии.
Сегодня мы говорим о криптографии чаще всего в контексте какой-то технологии. Как безопасно передается личная и финансовая информация, когда мы совершаем покупку в интернете или просматриваем банковские счета? Как можно безопасно хранить данные, чтобы никто не мог просто открыть компьютер, вытащить жесткий диск и иметь полный доступ ко всей информации на нём? Ответим на эти и другие вопросы в данной статье.
Определения и краткое руководство по кибербезопасности
В кибербезопасности есть ряд вещей, которые беспокоят пользователей, когда дело доходит до каких-либо данных. К ним относятся конфиденциальность, целостность и доступность информации.
Конфиденциальность – данные не могут быть получены или прочитаны неавторизованными пользователями.
Целостность информации – уверенность в том, что информация 100% останется нетронутой и не будет изменена злоумышленником.
Доступность информации – получение доступа к данным, когда это необходимо.
Также в статье рассмотрим различные формы цифровой криптографии и то, как они могут помочь достичь целей, перечисленных выше.
Основные способы шифрования:
Симметричное шифрование
Прежде чем мы начнем разбираться в теме, ответим на простой вопрос: что именно подразумевается под «шифрованием»? Шифрование – преобразование информации в целях сокрытия от неавторизованных лиц, но в то же время с предоставлением авторизованным пользователям доступа к ней.
Чтобы правильно зашифровать и расшифровать данные, нужны две вещи: данные и ключ для дешифровки. При использовании симметричного шифрования ключ для шифрования и расшифровки данных одинаковый. Возьмем строку и зашифруем ее с помощью Ruby и OpenSSL:
Вот что выведет программа:
Обратите внимание, что переменная data_to_encrypt, которая изначально была строкой “now you can read me!”, теперь куча непонятных символов. Обратим процесс, используя ключ, который изначально сохранили в переменной key.
После использования того же ключа, который мы установили для шифрования, дешифруем сообщение и получаем исходную строку.
Давайте рассмотрим и другие способы шифрования.
Асимметричное шифрование
Проблема симметричного шифрования заключается в следующем: предположим, необходимо отправить какие-то данные через Интернет. Если для шифрования и расшифровки данных требуется один и тот же ключ, то получается, что сначала нужно отправить ключ. Это означает, что отослать ключ надо будет через небезопасное соединение. Но так ключ может быть перехвачен и использован третьей стороной. Чтобы избежать такого исхода, изобрели асимметричное шифрование.
Дабы использовать асимметричное шифрование, необходимо сгенерировать два математически связанных ключа. Один – это приватный ключ, доступ к которому имеете только вы. Второй – открытый, который является общедоступным.
Рассмотрим пример общения с использованием асимметричного шифрования. В нём отправлять сообщения друг другу будут сервер и пользователь. У каждого из них есть по два ключа: приватный и публичный. Ранее было сказано, что ключи связные. Т.е. сообщение, зашифрованное приватным ключом можно расшифровать только с помощью смежного публичного ключа. Поэтому чтобы начать общение, нужно обменяться публичными ключами.
Но как понять, что открытый ключ сервера принадлежит именно этому серверу? Существует несколько способов решения этой проблемы. Наиболее распространенный метод (и тот, который используется в интернете) – использование инфраструктуры открытых ключей (PKI). В случае веб-сайтов существует Центр сертификации, у которого есть каталог всех сайтов, на которые были выданы сертификаты и открытые ключи. При подключении к веб-сайту его открытый ключ сначала проверяется центром сертификации.
Создадим пару открытого и закрытого ключей:
Обратите внимание, что приватный ключ и открытый ключ являются отдельными объектами с различными идентификаторами. Используя #private_encrypt, можно зашифровать строку с помощью закрытого ключа, а используя #public_decrypt – расшифровать сообщение:
Хеширование информации
Хеширование, в отличие от симметричного и асимметричного шифрования, является односторонней функцией. Можно создать хеш из некоторых данных, но нет никакого способа, чтобы обратить процесс. Это делает хеширование не очень удобным способом хранения данных, но подходящим для проверки целостности некоторых данных.
Функция в качестве входных данных принимает какую-то информацию и выводит, казалось бы, случайную строку, которая всегда будет одинаковой длины. Идеальная функция хеширования создает уникальные значения для различных входов. Одинаковый ввод всегда будет производить одинаковый хеш. Поэтому можно использовать хеширование для проверки целостности данных.
Создадим новую строку, хешируем её и сохраним результат в переменной:
Снова хешируем строку и сравниваем её с той, что сохранили в переменной digest:
Пока данные остаются прежними, строки будут совпадать. Теперь давайте немного их изменим и снова сравним. Затем изменим данные обратно на то, что было изначально, и еще раз сравним:
Чтобы показать, как выглядят разные строки похожих исходных данных, взгляните на это:
Цифровая подпись
Цифровая подпись представляет собой комбинацию хеширования и асимметричного шифрования. То есть сообщения сначала хешируется, а после шифруется с помощью приватного ключа отправителя.
Получатель использует открытый ключ отправителя для извлечения хеша из подписи, затем сообщение снова хешируется для сравнения с извлеченным хешем. Если вы точно знаете, что открытый ключ принадлежит отправителю и расшифровка открытого ключа прошла успешно, можете быть уверены, что сообщение действительно пришло от отправителя. Совпадение хешей говорит о том, что сообщение не было никак изменено.
Но не стоит забывать, что цифровая подпись не обязательно делает сообщение конфиденциальным. Цифровые подписи будут работать с зашифрованными сообщениями, но шифрование самого сообщения должно выполняться отдельно.
Основные понятия криптографии
Цель лекции: познакомить студента с основными понятиями криптографии.
Предмет и задачи криптографии
Проблемой защиты информации при ее передаче между абонентами люди занимаются на протяжении всей своей истории. Человечеством изобретено множество способов, позволяющих в той или иной мере скрыть смысл передаваемых сообщений от противника. На практике выработалось несколько групп методов защиты секретных посланий. Назовем некоторые из них, применяющиеся так же давно, как и криптографические.
Второй способ защиты информации, известный с давних времен – стеганографическая защита информации. Этот способ защиты основан на попытке скрыть от противника сам факт наличия интересующей его информации. При стеганографическом методе защиты от противника прячут физический носитель данных или маскируют секретные сообщения среди открытой, несекретной информации. К таким способам относят, например, «запрятывание» микрофотографии с тайной информацией в несекретном месте: под маркой на почтовом конверте, под обложкой книги и т.д. К стеганографии относятся также такие известные приемы, как «запрятывание» секретного послания в корешках книг, в пуговицах, в каблуках, в пломбе зуба и т.д. Некоторые из методов были разработаны еще в древние времена. Так, например, греки нашли необычное решение: они брили наголо голову раба и выцарапывали на ней свое послание. Когда волосы на голове раба отрастали вновь, его посылали доставить сообщение. Получатель брил голову раба и прочитывал текст. К сожалению, на отправку сообщения и получение ответа таким способом уходило несколько недель.
В более поздние времена в этом направлении наибольшее распространение получили химические (симпатические) чернила. Текст, написанный этими чернилами между строк несекретного сообщения, невидим. Он появлялся только в результате применения определенной технологии проявления.
В настоящее время криптография прочно вошла в нашу жизнь. Перечислим лишь некоторые сферы применения криптографии в современном информатизированном обществе:
До начала ХХ века криптографические методы применялись лишь для шифрования данных с целью защиты от несанкционированного доступа. В двадцатом веке в связи с развитием техники передачи информации на дальние расстояния интерес к криптографии значительно возрос. Благодаря созданию новых криптографических методов расширился и спектр задач криптографии. В настоящее время считается, что криптография предназначена решать следующие задачи:
Системы шифрования варьируются от самых элементарных до очень сложных. И если первые не требуют никаких математических познаний, то в последних используются понятия, знакомые лишь специалистам в некоторых областях математики и информатики. При использовании криптографических методов должны учитываться затраты на защиту информации и на реализацию методов нападения. На практике стремятся к достижению компромисса между стоимостью шифрования и требуемой степенью обеспечения безопасности.
В рамках данного учебного пособия рассматриваются как простейшие, «докомпьютерные», шифры, известные человечеству на протяжении веков, так и современные системы шифрования, разработанные только в XXI веке.
Основные определения
Теперь, узнав назначение криптографии, познакомимся с основными терминами, которые будем использовать при изучении криптографических методов защиты информации.
Шифр – совокупность заранее оговоренных способов преобразования исходного секретного сообщения с целью его защиты.
Исходные сообщения обычно называют открытыми текстами. В иностранной литературе для открытого текста используют термин plaintext.
Сообщение, полученное после преобразования с использованием любого шифра, называется шифрованным сообщением (закрытым текстом, криптограммой). В иностранной литературе для закрытого текста используют термин ciphertext.
Преобразование открытого текста в криптограмму называется зашифрованием. Обратное действие называется расшифрованием. В англоязычной литературе терминам «зашифрование/ расшифрование » соответствуют термины «enciphering/deciphering».
Система шифрования, или шифрсистема, – это любая система, которую можно использовать для обратимого изменения текста сообщения с целью сделать его непонятным для всех, кроме тех, кому оно предназначено.
Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию без знания ключа (т.е. способность противостоять криптоанализу).
Таким образом, с учетом всех сделанных определений можно дать более точное определение науке » криптография «. Криптография изучает построение и использование систем шифрования, в том числе их стойкость, слабости и степень уязвимости относительно различных методов вскрытия.
Криптографическая система защиты информации – система защиты информации, в которой используются криптографические методы для шифрования данных.
Требования к криптографическим системам защиты информации
Для разрабатываемых в настоящее время криптографических систем защиты информации сформулированы следующие общепринятые требования:
Что такое шифрование: вся информация о современном шифровании данных
С термином «шифрование» сталкивались многие, но далеко не все знают, что конкретно оно означает. Шифрование представляет собой кодирование информации и применяется в разных онлайн-сервисах, чтобы защищать пользовательские данные. Это может быть электронная почта, мгновенные текстовые сообщения, банковские сведения, хранящиеся в облачных сервисах файлы и т.д.
Ниже мы подробно расскажем о том, что такое шифрование, о разных его видах, каким именно способом оно защищает данные и почему важно пользоваться им.
Что такое шифрование?
Шифрование изобрели далеко не вчера и даже не в нашу цифровую эпоху. Криптография была известна ещё в Древнем Египте. В те времена засекреченные сообщения обычно шифровали при помощи замены символов. Известный шифр Цезаря менял одну букву на другую фиксированным числом пробелов в алфавите. 
Базовые принципы шифрования остались неизменными с тех времён. В цифровом шифровании берётся читаемый текст, известный также простой текст, и зашифровывается. Это делается при помощи алгоритмов шифрования, которые стали значительно сложнее и труднее для взлома, чем древние с заменой одного символа.
Это произошло благодаря использованию переменных, также известных как ключи. Они генерируются случайным образом и являются уникальными. В некоторых системах шифрования ключи генерируются для каждой новой сессии шифрования. Если злоумышленник хочет похитить данные вашей кредитной карты, он должен знать применяемый алгоритм шифрования данных и ключ.
Получить эти сведения непросто, благодаря чему шифрование хорошо защищает от метода простого угадывания (брутфорс, подбор паролей). Также по этой причине шифрование можно считать одним из лучших методов защиты данных в интернете.
Виды шифрования
Есть два основных типа шифрования: симметричное и асимметричное. Главное отличие между ними заключается в применении ключей. 
В симметричном шифровании используется один ключ для шифрования и дешифрования данных. Такой ключ должен быть установлен на устройствах обоих собеседников. 
Асимметричное шифрование (шифрование с открытым ключом) применяет два ключа. Один из этих ключей является частным, второй открытым. Частный ключ располагается на вашем устройстве, а открытый ключ устройство отправляет на другое устройство, с которым вы будете связываться.
Принимающее устройство тоже требует собственного частного ключа для декодирования зашифрованных данных. Именно поэтому слово «открытый» не должно пугать. Никто не сможет получить доступ к информации без нужного частного ключа.
Алгоритмы шифрования
Ниже будут перечислены пять наиболее распространённых алгоритмов шифрования и методы их работы.
AES — The Advanced Encryption
Один из самых защищённых алгоритмов симметричного шифрования в наши дни. Здесь применяется шифр с размером блока 128 бит и длиной ключа 128, 192 или 256 бит. Этот алгоритм выбирают многочисленные организации, в том числе правительство США.
Triple DES
Когда первоначальный Data Encryption Standard (DES) стал уязвимым перед атаками, его заменили на новый вариант. Назвали его так потому, что используются три 56-битных ключа. Это алгоритмы симметричного шифрования, но в последнее время его заменили на более надёжные варианты, вроде вышеназванного AES.
Blowfish
Этот алгоритм шифрования создан экспертом по безопасности Брюсом Шнайером. Он также появился в качестве замены морально устаревшему алгоритму DES. Данный алгоритм представляет собой блочный шифр с симметричным ключом и является одним из наиболее безопасных. Благодаря статусу публично доступного этот алгоритм может использовать любой желающий.
Twofish
Автором данного алгоритма также является Брюс Шнайер и этот вариант более продвинутый по сравнению с Blowfish. Этот алгоритм шифрования симметричный и длина ключа может достигать 256 бит. Он не только быстрый и надёжный, но и также доступный для всех желающих.
Ассиметричный алгоритм шифрования, один из наиболее старых и широко используемых стандартов шифрования в сети. Он относительно медленный, но считается очень защищённым.
Для чего нужны алгоритмы шифрования?
Для чего нужны эти сложные технологии защиты данных? В первую очередь для защиты информации и конфиденциальности при работе в интернете. Когда вы отправляете электронное письмо, совершаете покупки в сетевых магазинах, переписываетесь с друзьями или храните файлы в облачных хранилищах, эту информацию нужно защищать.
Вы можете не знать об этом, но многие сервисы, которыми вы пользуетесь, применяют тот или иной алгоритм шифрования. Ниже описаны некоторые популярные методы применения шифрования и как они функционируют.
Сквозное шифрование
Популярность сквозного шифрования в последние годы растёт и вы могли слышать о нём. Значительная часть информации, которую вы отправляете через интернет, хранится у третьих лиц. Например, электронная почта хранится у провайдера электронной почты. Даже если информация зашифрована, шифрование обычно происходит только при передаче. Когда информация просто хранится у вас или у получателя, такого уровня защиты может не быть.
Это не относится к сквозному шифрованию. При его использовании прочитать информацию могут только отправитель и получатель. Даже ваш провайдер интернета или провайдер электронной почты не могут прочитать содержимое вашей переписки. Это отличный вариант для тех, кто хочет сохранить свои тайны. Конечно, даже он не гарантирует надёжность на 100%, но это лучше чем ничего и лучше большинства других вариантов шифрования.
Сквозное шифрование применяется во многих популярных мессенджерах и у провайдеров электронной почты, таких как Signal, WhatsApp, Proton Mail.
HTTPS
Если вы не хотите, чтобы о ваших привычках при работе в интернете кто-то узнал, следует по максимуму применять HTTPS. Этот протокол используется в интернете и часто отображается в виде закрытого замка в адресной строке браузера. Он нужен для обеспечения безопасного соединения при помощи шифрования TLS (Transport Layer Security) или SSL (Secure Sockets Layer).
HTTPS выполняет авторизацию вашего подключения, запрашивая сертификат цифрового или публичного ключа, который должен быть подписан доверенным третьим лицом. HTTPS обычно защищает ваши данные во время передачи. Это уменьшает его конфиденциальность, но всё равно защита HTTPS считается обязательной.
Чтобы убедиться, что вы используете HTTPS, поставьте в браузер расширение вроде HTTPS Everywhere (по этой ссылке Google Chrome). Оно доступно для популярных браузеров Chrome, Firefox, Opera, Firefox на Android.
Шифрование в облачных хранилищах
Сохранение фотографий, видео, документов, любых других файлов в облаке сейчас очень популярно. Естественно, нужно защищать эти файлы. Облачные хранилища предлагают ту или иную форму шифрования.
Существует три типа данных, с которыми работают облачные хранилища: данные в состоянии покоя, данные при передаче и данные в работе. Эти названия говорят сами за себя. В первом случае данные просто лежат на сервере, во втором передаются от одного пользователя к другому, в третьем с файлами ведётся работа и их трудно зашифровать.
Зашифрованы данные или нет, зависит от конкретного провайдера. Некоторые зашифровывают данные в состоянии покоя и при передаче, другие шифруют только данные, которые посчитают конфиденциальными. Виды шифрования также разные у разных провайдеров. Сквозное шифрование в облачных хранилищах пока не распространено.
Тем не менее, большинство популярных сервисов облачного хранения обеспечивают шифрование TSL/SSL при передаче данных и иногда при хранении данных. Dropbox предлагает инструменты сквозного шифрования вроде Boxcryptor. Они могут шифровать файлы локально на вашем компьютере, прежде чем вы отправите их в облако.
Шифрование диска
Чтобы обеспечить более высокий уровень защиты, можно шифровать хранящиеся на компьютере файлы. Здесь на помощь приходит шифрование диска. Можно зашифровать содержимое всего жёсткого диска.
Существует два способа шифрования диска: программное и аппаратное шифрование. При аппаратном шифровании нужен самошифрующийся диск. Шифрование и дешифрование данных на нём происходит автоматически, пользователю ничего не придётся делать самому. Это могут быть как жёсткие диски, так и твердотельные накопители от популярных производителей, вроде Samsung, Seagate, Toshiba. Естественно, они дороже обычных носителей.
Если для вас это слишком дорого, можно использовать программное шифрование существующих дисков. Есть множество приложений такого рода. Программное шифрование обычно работает в реальном времени, это также называется шифрованием на лету. Шифрование и дешифрование данных выполняется при загрузке и сохранении на диск.
В зависимости от конкретной программы может скорость работы компьютера может замедляться по-разному. Это можно потерпеть ради обеспечения безопасности данных. Приложение BitLocker применяет алгоритм шифрования AES с ключами 128 и 256 бит. Это делает программу отличным вариантом для защиты и обеспечения конфиденциальности данных.
Вы считаете, что вам нечего скрывать и нечего бояться? В любом случае, сбор данных является крупным бизнесом. Пусть даже вы не боитесь, что кто-то будет знать, какие сайты вы посещаете в интернете и что покупаете, вряд ли вы обрадуетесь краже информации о кредитной карте и личных фотографий. Здесь на помощь приходит шифрование. Вот какие его главные преимущества:
Вопросы и ответы
Насколько надёжно шифрование?
Шифрование увеличивает безопасность и конфиденциальность при работе в интернете, но лазейки всегда остаются. Уровень безопасности зависит от типа шифрования. При любом шифровании утечка данных с серверов и слабые пароли могут привести к краже информации.
Можно ли взломать зашифрованные данные?
Да, зашифрованные данные можно расшифровать. Правда, на это потребуется много времени и ресурсов. Обычно зашифрованные данные взламывают при помощи украденных ключей.
Можно ли зашифровать зашифрованные данные ещё раз?
Да, множественное шифрование возможно. Можно использовать тот же алгоритм или другой, но это встречается нечасто. Большинство современных методов шифрования трудно взломать простым перебором вариантов и повторное шифрование не нужно.
Какой высочайший уровень шифрования?
256-битный алгоритм шифрования AES считается самым защищённым. С 2001 года его использует правительство США и многие организации.
В каких мессенджерах есть сквозное шифрование?
По умолчанию сквозное шифрование доступно в Signal, WhatsApp, iMessage. Многие популярные приложения вроде Telegram также предлагают его, но только в секретных или частных чатах.
Видео о том, что такое шифрование простыми словами:
futuredeveloper
https://opartnerke.ru/chto-takoe-shifrovanie-vidy-algoritmy/ https://opartnerke.ru/wp-content/uploads/2021/02/cho_takoe_shifrovanie_tipy_shifrovaniya-500×337.png https://opartnerke.ru/wp-content/uploads/2021/02/cho_takoe_shifrovanie_tipy_shifrovaniya-150×150.png 2021-02-28T19:30:10+06:00 Александр Hi-Tech безопасность С термином «шифрование» сталкивались многие, но далеко не все знают, что конкретно оно означает. Шифрование представляет собой кодирование информации и применяется в разных онлайн-сервисах, чтобы защищать пользовательские данные. Это может быть электронная почта, мгновенные текстовые сообщения, банковские сведения, хранящиеся в облачных сервисах файлы и т.д. Ниже мы подробно расскажем о. Александр Александр alksandr1973@gmail.com Administrator Обзоры смартфонов и интернет сервисов