Электронная подпись. 4

Содержание

Введение………………………………………………………………….....3

Глава 1. Понятие и история развития электронной подписи………….....4

  1. История возникновения ЭП…………………………………………..4 
    1.1. Развитие ЭП в России………………………………….............…4
  2. Алгоритмы…………………………………………………..................6
    1. Использование хеш-функций……………………………...............6
    2. Симметричная схема……………………………………….............7
    3. Ассиметричная схема……………………………………................8
    4. Виды асимметричных алгоритмов ЭП……………………..……..9
  3. Использование ЭП в России…………………………………………12

 

Глава 2. Проблемы внедрения  ЭП в практику документационного  обеспечения управления……………………………………………..14

  1. Подделка подписей……………………………………………….14
    1. Модели атак и их возможные результаты………………..14
  2. Подделка документа……………………………………………...16
  3. Получение двух документов с одинаковой подписью…………17
  4. Социальные атаки………………………………………………...18
  5. Управление ключами……………………………………………..19
    1. Управление открытыми ключами………………………...19
    2. Хранение закрытого ключа………………………………..20

Заключение…………………………………………………………………..22

Список используемой литературы…………………………………………23

 

 

 

 

 

 

Введение

Электронная подпись — информация в электронной форме, присоединенная к другой информации в электронной форме (электронный документ) или иным образом связанная с такой информацией. Используется для определения лица, подписавшего информацию (электронный документ).

По своему существу электронная  подпись представляет собой реквизит электронного документа, позволяющий  установить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования электронной подписи и проверить принадлежность подписи владельцу сертификата ключа электронной подписи. Значение реквизита получается в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа электронной подписи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Понятие  и история развития электронной  подписи

 

  1. История возникновения

В 1976 году Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом было впервые предложено понятие «электронная цифровая подпись», хотя они всего лишь предполагали, что схемы ЭЦП могут существовать.

В 1977 году, Рональд Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман разработали криптографический алгоритм RSA, который без дополнительных модификаций можно использовать для создания примитивных цифровых подписей.

Вскоре после RSA были разработаны  другие ЭЦП, такие как алгоритмы  цифровой подписи Рабина, Меркле.

В 1984 году Шафи Гольдвассер, Сильвио Микали и Рональд Ривест первыми строго определили требования безопасности к алгоритмам цифровой подписи. Ими были описаны модели атак на алгоритмы ЭЦП, а также предложена схема GMR, отвечающая описанным требованиям.

 

    1. Развитие электронной подписи в России

В 1994 году Главным управлением  безопасности связи Федерального агентства  правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации  был разработан первый российский стандарт ЭЦП — ГОСТ Р 34.10-94.

В 2002 году для обеспечения  большей криптостойкости алгоритма взамен ГОСТ Р 34.10-94 был введен стандарт ГОСТ Р 34.10-2001, основанный на вычислениях в группе точек эллиптической кривой. В соответствии с этим стандартом, термины «электронная цифровая подпись» и «цифровая подпись» являются синонимами.

Федеральный закон РФ от 6 апреля 2011 г. № 631 устанавливает следующие виды ЭП:

      • Простая электронная подпись (ПЭП);
      • Усиленная неквалифицированная электронная подпись (НЭП);
      • Усиленная квалифицированная электронная подпись (КЭП).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Алгоритмы

Существует несколько  схем построения цифровой подписи:

На основе алгоритмов симметричного  шифрования. Данная схема предусматривает  наличие в системе третьего лица — арбитра, пользующегося доверием обеих сторон. Авторизацией документа  является сам факт зашифрования его секретным ключом и передача его арбитру.

На основе алгоритмов асимметричного шифрования. На данный момент такие  схемы ЭП наиболее распространены и находят широкое применение.

Кроме этого, существуют другие разновидности цифровых подписей (групповая  подпись, неоспоримая подпись, доверенная подпись), которые являются модификациями описанных выше схем. Их появление обусловлено разнообразием задач, решаемых с помощью ЭП.

 

    1. Использование хеш-функций

Поскольку подписываемые  документы — переменного (и как  правило достаточно большого) объёма, в схемах ЭП зачастую подпись ставится не на сам документ, а на его хеш. Для вычисления хеша используются криптографические хеш-функции, что гарантирует выявление изменений документа при проверке подписи. Хеш-функции не являются частью алгоритма ЭП, поэтому в схеме может быть использована любая надёжная хеш-функция.

Использование хеш-функций  даёт следующие преимущества:

  • Вычислительная сложность. Обычно хеш цифрового документа делается во много раз меньшего объёма, чем объём исходного документа, и алгоритмы вычисления хеша являются более быстрыми, чем алгоритмы ЭП. Поэтому формировать хеш документа и подписывать его получается намного быстрее, чем подписывать сам документ.
  • Совместимость. Большинство алгоритмов оперирует со строками бит данных, но некоторые используют другие представления. Хеш-функцию можно использовать для преобразования произвольного входного текста в подходящий формат.
  • Целостность. Без использования хеш-функции большой электронный документ в некоторых схемах нужно разделять на достаточно малые блоки для применения ЭП. При верификации невозможно определить, все ли блоки получены и в правильном ли они порядке.

 

Стоит заметить, что использование  хеш-функции не обязательно при  электронной подписи, а сама функция  не является частью алгоритма ЭП, поэтому  хеш-функция может использоваться любая или не использоваться вообще.

В большинстве ранних систем ЭП использовались функции с секретом, которые по своему назначению близки к односторонним функциям. Такие  системы уязвимы к атакам с  использованием открытого ключа, так как, выбрав произвольную цифровую подпись и применив к ней алгоритм верификации, можно получить исходный текст. Чтобы избежать этого, вместе с цифровой подписью используется хеш-функция, то есть, вычисление подписи осуществляется не относительно самого документа, а относительно его хеша. В этом случае в результате верификации можно получить только хеш исходного текста, следовательно, если используемая хеш-функция криптографически стойкая, то получить исходный текст будет вычислительно сложно, а значит атака такого типа становится невозможной.

 

    1. Симметричная схема

Симметричные схемы ЭП менее распространены чем асимметричные, т.к. после появления концепции цифровой подписи не удалось реализовать эффективные алгоритмы подписи, основанные на известных в то время симметричных шифрах. Первыми, кто обратил внимание на возможность симметричной схемы цифровой подписи, были основоположники самого понятия ЭП Диффи и Хеллман, которые опубликовали описание алгоритма подписи одного бита с помощью блочного шифра. Асимметричные схемы цифровой подписи опираются на вычислительно сложные задачи, сложность которых еще не доказана, поэтому невозможно определить, будут ли эти схемы сломаны в ближайшее время, как это произошло со схемой, основанной на задаче об укладке ранца. Также для увеличения криптостойкости нужно увеличивать длину ключей, что приводит к необходимости переписывать программы, реализующие асимметричные схемы, и в некоторых случаях перепроектировать аппаратуру. Симметричные схемы основаны на хорошо изученных блочных шифрах.

В связи с  этим симметричные схемы имеют следующие  преимущества:

  • Стойкость симметричных схем ЭП вытекает из стойкости используемых блочных шифров, надежность которых также хорошо изучена.
  • Если стойкость шифра окажется недостаточной, его легко можно будет заменить на более стойкий с минимальными изменениями в реализации.

Однако у  симметричных ЭП есть и ряд недостатков:

  • Нужно подписывать отдельно каждый бит передаваемой информации, что приводит к значительному увеличению подписи. Подпись может превосходить сообщение по размеру на два порядка.
  • Сгенерированные для подписи ключи могут быть использованы только один раз, так как после подписывания раскрывается половина секретного ключа.

 

    1. Асимметричная схема

 Схема, поясняющая  алгоритмы подписи и проверки.

Асимметричные схемы ЭП относятся  к криптосистемам с открытым ключом. В отличие от асимметричных алгоритмов шифрования, в которых шифрование производится с помощью открытого ключа, а расшифрование — с помощью закрытого, в схемах цифровой подписи прописывание производится с применением закрытого ключа, а проверка — с применением открытого.

Общепризнанная  схема цифровой подписи охватывает три процесса:

  • Генерация ключевой пары. При помощи алгоритма генерации ключа равновероятным образом из набора возможных закрытых ключей выбирается закрытый ключ, вычисляется соответствующий ему открытый ключ.
  • Формирование подписи. Для заданного электронного документа с помощью закрытого ключа вычисляется подпись.
  • Проверка (верификация) подписи. Для данных документа и подписи с помощью открытого ключа определяется действительность подписи.

Для того, чтобы использование  цифровой подписи имело смысл, необходимо выполнение двух условий:

  1. Верификация подписи должна производиться открытым ключом, соответствующим именно тому закрытому ключу, который использовался при подписании.
  2. Без обладания закрытым ключом должно быть вычислительно сложно создать легитимную цифровую подпись.

Следует отличать электронную  цифровую подпись от кода аутентичности  сообщения (MAC).

 

    1. Виды асимметричных алгоритмов ЭП

Как было сказано выше, чтобы  применение ЭП имело смысл, необходимо, чтобы вычисление легитимной подписи  без знания закрытого ключа было вычислительно сложным процессом.

Обеспечение этого во всех асимметричных алгоритмах цифровой подписи опирается на следующие  вычислительные задачи:

Задачу дискретного логарифмирования (EGSA)

Задачу факторизации, то есть разложения числа на простые  множители (RSA)

Вычисления тоже могут  производиться двумя способами: на базе математического аппарата эллиптических  кривых2 и на базе полей Галуа (DSA).

Алгоритмы ЭП подразделяются на обычные цифровые подписи и  на цифровые подписи с восстановлением  документа. При верификации цифровых подписей с восстановлением документа тело документа восстанавливается автоматически, его не нужно прикреплять к подписи. Обычные цифровые подписи требуют присоединение документа к подписи. Ясно, что все алгоритмы, подписывающие хеш документа, относятся к обычным ЭП. К ЭП с восстановлением документа относится, в частности, RSA.

Схемы электронной подписи  могут быть одноразовыми и многоразовыми. В одноразовых схемах после проверки подлинности подписи необходимо провести замену ключей, в многоразовых схемах это делать не требуется.

Также алгоритмы ЭП делятся  на детерминированные и вероятностные. Детерминированные ЭП при одинаковых входных данных вычисляют одинаковую подпись. Реализация вероятностных алгоритмов более сложна, так как требует надежный источник энтропии, но при одинаковых входных данных подписи могут быть различны, что увеличивает криптостойкость. В настоящее время многие детерминированные схемы модифицированы в вероятностные.

В некоторых случаях, таких  как потоковая передача данных, алгоритмы  ЭП могут оказаться слишком медленными. В таких случаях применяется  быстрая цифровая подпись. Ускорение  подписи достигается алгоритмами с меньшим количеством модульных вычислений и переходом к принципиально другим методам расчета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Использование электронной подписи в России

В России юридически значимый сертификат электронной подписи  выдаёт удостоверяющий центр. Правовые условия использования электронной  цифровой подписи в электронных  документах регламентирует Федеральный  закон Российской Федерации от 6 апреля 2011 г. N 63-ФЗ «Об электронной  подписи».

После становления ЭП при  использовании в электронном  документообороте между кредитными организациями и кредитными бюро в 2005 году активно стала развиваться  инфраструктура электронного документооборота между налоговыми органами и налогоплательщиками. Начал работать приказ Министерства по налогам и сборам РФ от 2 апреля 2002 г. № БГ-3-32/1693. Он определяет общие принципы информационного обмена при представлении налоговой декларации в электронном виде по телекоммуникационным каналам связи.

В законе РФ от 10 января 2002 г. № 1-ФЗ «Об электронной цифровой подписи» описаны условия использования  ЭП, особенности её использования  в сферах государственного управления и в корпоративной информационной системе.

Благодаря ЭП теперь, в частности, многие российские компании осуществляют свою торгово-закупочную деятельность в Интернете, через системы электронной  торговли, обмениваясь с контрагентами  необходимыми документами в электронном  виде, подписанными ЭП. Это значительно  упрощает и ускоряет проведение конкурсных торговых процедур.

С 1 июля 2013 года Федеральный  закон от 10 января 2002 г. № 1-ФЗ утратит  силу, на смену ему придет Федеральный  закон от 6 апреля 2011 г. № 63-ФЗ «Об электронной подписи».

С 13 июля 2012 согласно Федеральному закону N 108-ФЗ официально вступила в  действие правовая норма продлевающая действие 1-ФЗ «Об электронной цифровой подписи» до 1 июля 2013 года. В частности  решено в части 2 статьи 20 Федерального закона от 6 апреля 2011 года N 63-ФЗ «Об  электронной подписи» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2011, N 15, ст. 2036) слова  «с 1 июля 2012 года» заменить словами «с 1 июля 2013 года».

В мае 2012 года в России был  реализован механизм проверки иностранной  электронной цифровой подписи в  платформе для электронных торговых площадок iTender с привлечением Доверенной Третьей Стороны (ДТС). Данную инновацию впервые в России реализовала компания ФогСофт в сотрудничестве с компаниями, специализирующихся в области криптографии, из России, Белоруссии и ЕС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Проблемы внедрения ЭП в практику документационного обеспечения управления

 

    1. Подделка подписей

 

Анализ возможностей подделки подписей называется криптоанализ. Попытку сфальсифицировать подпись или подписанный документ криптоаналитики называют «атака».

 

      1. Модели атак и их возможные результаты

В своей работе Гольдвассер, Микали и Ривест описывают следующие модели атак, которые актуальны и в настоящее время:

  • Атака с использованием открытого ключа. Криптоаналитик обладает только открытым ключом.
  • Атака на основе известных сообщений. Противник обладает допустимыми подписями набора электронных документов, известных ему, но не выбираемых им.
  • Адаптивная атака на основе выбранных сообщений. Криптоаналитик может получить подписи электронных документов, которые он выбирает сам.

Также в работе описана классификация возможных  результатов атак:

  • Полный взлом цифровой подписи. Получение закрытого ключа, что означает полный взлом алгоритма.
  • Универсальная подделка цифровой подписи. Нахождение алгоритма, аналогичного алгоритму подписи, что позволяет подделывать подписи для любого электронного документа.
  • Выборочная подделка цифровой подписи. Возможность подделывать подписи для документов, выбранных криптоаналитиком.
  • Экзистенциальная подделка цифровой подписи. Возможность получения допустимой подписи для какого-то документа, не выбираемого криптоаналитиком.

Ясно, что самой «опасной»  атакой является адаптивная атака на основе выбранных сообщений, и при  анализе алгоритмов ЭП на криптостойкость нужно рассматривать именно её (если нет каких-либо особых условий).

При безошибочной реализации современных алгоритмов ЭП получение  закрытого ключа алгоритма является практически невозможной задачей  из-за вычислительной сложности задач, на которых ЭП построена. Гораздо  более вероятен поиск криптоаналитиком коллизий первого и второго рода. Коллизия первого рода эквивалентна экзистенциальной подделке, а коллизия второго рода — выборочной. С учетом применения хеш-функций, нахождение коллизий для алгоритма подписи эквивалентно нахождению коллизий для самих хеш-функций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Подделка документа (коллизия первого рода)

 

Злоумышленник может попытаться подобрать документ к данной подписи, чтобы подпись к нему подходила. Однако в подавляющем большинстве  случаев такой документ может  быть только один. Причина в следующем:

  • Документ представляет из себя осмысленный текст
  • Текст документа оформлен по установленной форме
  • Документы редко оформляют в виде Plain Text-файла, чаще всего в формате DOC или HTML

Если у фальшивого набора байт и произойдет коллизия с хешем исходного документа, то должны выполниться 3 следующих условия:

  1. Случайный набор байт должен подойти под сложно структурированный формат файла.
  2. То, что текстовый редактор прочитает в случайном наборе байт, должно образовывать текст, оформленный по установленной форме.
  3. Текст должен быть осмысленным, грамотным и соответствующим теме документа.

Впрочем, во многих структурированных  наборах данных можно вставить произвольные данные в некоторые служебные  поля, не изменив вид документа  для пользователя. Именно этим пользуются злоумышленники, подделывая документы.

Вероятность подобного происшествия также ничтожно мала. Можно считать, что на практике такого случиться  не может даже с ненадёжными хеш-функциями, так как документы обычно большого объёма — килобайты.

 

 

 

 

    1. Получение двух документов с одинаковой подписью (коллизия второго рода)

Куда более вероятна атака  второго рода. В этом случае злоумышленник  фабрикует два документа с  одинаковой подписью, и в нужный момент подменяет один другим. При  использовании надёжной хэш-функции  такая атака должна быть также  вычислительно сложной. Однако эти  угрозы могут реализоваться из-за слабостей конкретных алгоритмов хэширования, подписи, или ошибок в их реализациях. В частности, таким образом можно провести атаку на SSL-сертификаты и алгоритм хеширования MD5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Социальные атаки

Социальные атаки направлены не на взлом алгоритмов цифровой подписи, а на манипуляции с открытым и закрытым ключами.

Злоумышленник, укравший закрытый ключ, может подписать любой документ от имени владельца ключа.

Злоумышленник может обманом  заставить владельца подписать  какой-либо документ, например, используя  протокол слепой подписи1.

Злоумышленник может подменить  открытый ключ владельца на свой собственный, выдавая себя за него.

Использование протоколов обмена ключами и защита закрытого ключа  от несанкционированного доступа позволяет  снизить опасность социальных атак.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. Управление ключами
      1. Управление открытыми ключами

Важной проблемой всей криптографии с открытым ключом, в  том числе и систем ЭП, является управление открытыми ключами. Так  как открытый ключ доступен любому пользователю, то необходим механизм проверки того, что этот ключ принадлежит  именно своему владельцу. Необходимо обеспечить доступ любого пользователя к подлинному открытому ключу любого другого  пользователя, защитить эти ключи  от подмены злоумышленником, а также  организовать отзыв ключа в случае его компрометации.

Задача защиты ключей от подмены решается с помощью сертификатов. Сертификат позволяет удостоверить заключённые в нём данные о  владельце и его открытый ключ подписью какого-либо доверенного лица. Существуют системы сертификатов двух типов: централизованные и децентрализованные. В децентрализованных системах путём  перекрёстного подписывания сертификатов знакомых и доверенных людей каждым пользователем строится сеть доверия. В централизованных системах сертификатов используются центры сертификации, поддерживаемые доверенными организациями.

Центр сертификации формирует  закрытый ключ и собственный сертификат, формирует сертификаты конечных пользователей и удостоверяет их аутентичность своей цифровой подписью. Также центр проводит отзыв истекших и компрометированных сертификатов и ведет базы выданных и отозванных сертификатов. Обратившись в сертификационный центр, можно получить собственный  сертификат открытого ключа, сертификат другого пользователя и узнать, какие  ключи отозваны.

 

 

 

      1. Хранение закрытого ключа

Закрытый ключ является наиболее уязвимым компонентом всей криптосистемы  цифровой подписи. Злоумышленник, укравший закрытый ключ пользователя, может  создать действительную цифровую подпись  любого электронного документа от лица этого пользователя. Поэтому особое внимание нужно уделять способу  хранения закрытого ключа. Пользователь может хранить закрытый ключ на своем  персональном компьютере, защитив его  с помощью пароля. Однако такой  способ хранения имеет ряд недостатков, в частности, защищенность ключа  полностью зависит от защищенности компьютера, и пользователь может  подписывать документы только на этом компьютере.

В настоящее время существуют следующие устройства хранения закрытого ключа:

  • Дискеты
  • Смарт-карты
  • USB-брелоки
  • Таблетки Touch-Memory

Кража или потеря одного из таких устройств хранения может  быть легко замечена пользователем, после чего соответствующий сертификат может быть немедленно отозван.

Наиболее защищенный способ хранения закрытого ключа — хранение на смарт-карте. Для того, чтобы использовать смарт-карту, пользователю необходимо не только её иметь, но и ввести PIN-код, то есть, получается двухфакторная  аутентификация. После этого подписываемый  документ или его хэш передается в карту, её процессор осуществляет подписывание хеша и передает подпись обратно. В процессе формирования подписи таким способом не происходит копирования закрытого ключа, поэтому все время существует только единственная копия ключа. Кроме того, произвести копирование информации со смарт-карты сложнее, чем с других устройств хранения.

В соответствии с законом  «Об электронной подписи», ответственность  за хранение закрытого ключа владелец несет сам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Цифровая  подпись обеспечивает:

  • Удостоверение источника документа. В зависимости от деталей определения «документа» могут быть подписаны такие поля как автор, внесённые изменения, метка времени и т. д.
  • Защиту от изменений документа. При любом случайном или преднамеренном изменении документа (или подписи) изменится хэш, следовательно подпись станет недействительной.
  • Невозможность отказа от авторства. Так как создать корректную подпись можно лишь зная закрытый ключ, а он известен только владельцу, то владелец не может отказаться от своей подписи под документом.