Zabezpečení informace Informatika pro ekonomy přednáška 5

Proč zabezpečovat? Při přenosu může nastat chyba vlivem technické nedokonalosti přenosového kanálu. Při přenosu může nepovolaná osoba číst přenášená data. Při přenosu může nepovolaná osoba modifikovat přenášená data. 2

Zabezpečení proti technickým nedokonalostem přenosu Chyba — změna 0  1 nebo 1  0 Násobnost chyby — počet chyb v jednotce dat jednonásobná chyba (například jedna chyba v přeneseném bytu) dvojnásobná chyba, vícenásobná chyba četnost chyb s násobností obvykle prudce klesá (například 0,001/s; 0,000 03/s) četnost chyb je velmi relativní, záleží na zařízení

Detekce chyby Detekce chyby — zjištění, že v přeneseném úseku nastala chyba, není však známo přesné místo. Možnosti detekce: — parita, — kontrolní součet. Obojí na podobném principu. Detekce chyb s lichou násobností Jednoduchá realizace Široké použití

Parita sudý počet — sudá parita lichý počet — lichá parita Parita — doplnění binárních jedniček na: sudý počet — sudá parita lichý počet — lichá parita Jednoduchá parita — jeden paritní bit Kombinovaná parita — více paritních bitů

Detekce chyby (parita, příklad) Jednoduchá parita realizovaná devátým bitem sudá: 01010110 0 lichá: 01010110 1 paritní bit (navíc) Jednoduchá parita realizovaná osmým bitem (internet) sudá: 01010110 lichá: 11010110 paritní bit (nejvyšší bit dat)

Detekce — kontrolní součty Kontrolní součet – přídavný údaj vypočtený z dat zvoleným postupem a kontrolovaný stejným postupem na přijímací straně. Používají se různé varianty pro různé účely: podélná parita CRC (Cyclic Redundancy Check) hashování (otisk prstu, miniatura) MD5 (Message-Diggest algorithm) SHA (Secure Hash Algorithm)

Podélná parita Blok dat – operace aritmetického součtu bez přenosu do vyššího řádu 01101010 11001011 00101010 10001011 Každý bit kontrolního součtu doplňuje počet binárních jedniček v příslušném řádu na sudý počet. Proto se kontrolnímu součtu někdy říká podélná parita.

Oprava chyb Detekce místa chyby — pak stačí provést opravu inverzí příslušného bitu. Jednoduchá detekce — kombinovanou paritou nebo kombinací příčné a podélné parity. Složitější detekce — použitím samoopravného kódu.

Kombinace parit Chyba se projeví v několika místech — podle hodnot paritních bitů lze zjistit místo chyby. 01101010 01001011 10101010 10001011 01101010 01011011 10101010 10001011

Samoopravný kód x = 011010111010 y = 001010101110 h = 3 Kód schopný detekovat místo chyby. Příklad: Hammingův kód — založen na existenci povolených a zakázaných kódových kombinací. Hammingova vzdálenost — určuje se pro dvě hodnoty a je rovna počtu rozdílných bitů. x = 011010111010 y = 001010101110 h = 3

Princip Hammingova kódu Povolené hodnoty — kódové kombinace, které mají od sebe navzájem Hammingovu vzdálenost minimálně k . Zakázané hodnoty — všechny ostatní kódové kombinace. Je jich podstatně více než povolených. Přenos kódové kombinace — získá-li se po přenosu zakázaná kombinace, buď je detekována chyba, nebo se podle H. vzdálenosti určí nejbližší povolená hodnota.

Detekce a oprava chyby Kód: (část) Přenos: 100101101010 100101101000 100101101001 100101101101 100101100101 Kód: (část) povolené hodnoty, k = 4 Přenos: 100101100101 100101100101 OK 100101100101 ! 100101101101 Oprava 100101100101 !! 100101101001 Detekce Násobnost chyby < k/2 ... oprava, násobnost = k/2 ... detekce

Zabezpečení proti neoprávněnému čtení Šifrování — nahrazení (kódování) původních znaků (slov) novými, aby výsledek byl zdánlivě nesmyslný. Steganografie — věda zabývající se ukrýváním zpráv, nikoliv jejich obsahu. Kryptografie — věda zabývající se ukrýváním obsahu zpráv tvorbou šifer a jejich aplikací. Kryptoanalýza — věda zabývající se dešifrováním zpráv bez znalosti klíče (prolamování šifer).

Rozdělení šifer Transpoziční — znaky mění pořadí, ale zůstávají nezměněny. Substituční — znaky zůstávají na svých místech, ale mění se (kódují) na jiné. Monoalfabetická — substituční šifra s jednou tabulkou nahrazení znaků. Polyalfabetická — substituční šifra s proměnnou tabulkou nahrazení znaků.

Způsoby šifrování PARAPET = OZQZODS Caesarova šifra — posun znaku v abecedě PARAPET = OZQZODS Lze dešifrovat pomocí frekvenční analýzy. Šifra Blaise de Vigenèra (16. stol.) — posun znaku v abecedě na základě hesla, tj. pro každý výskyt znaku jinak PARAPET = EEURDTX Lze dešifrovat pomocí odvození a nalezení hesla.

Vigenèrova šifra Vigenèrův čtverec: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCD FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDE GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF atd.

Vigenèrova šifra ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ PQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNO EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCD DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC RSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQ OPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMN P E D R O PARAPET = EEURDTX PEDROPE Šifra rozlomena Charlesem Babbagem v 19. stol.

Enigma Arthur Scherbius (kolem r. 1920) — první návrhy stroje. Hlavní součástky — klávesnice, propojovací deska, scramblery, zrcadlo, zobrazení šifry. Princip — scramblery se otáčejí a mění šifrové písmeno po stisku každé klávesy. Propojovací deska vyměňuje dvojice znaků. Počet kombinací cca 10 na 17. Prolomeno v 30. letech (Polsko) a za II. svět. války (Bletchley, Turing), použity tzv. „bomby“

Šifrování v počítačové podobě Změna frekvenčního spektra — četnosti kódových znaků nesouvisejí s četnostmi původních znaků. Šifrovací klíč — u primitivních způsobů je to kódová tabulka náhrad, u jiných způsobů je to binární posloupnost sloužící k šifrování nebo dešifrování. Symetrický klíč — pro šifrování i dešifrování je stejný a stejně se aplikuje. Asymetrický klíč — klíč má dvě části, pro šifrování a dešifrování slouží různé části klíče.

Symetrické šifrování Příklad klíče — 10110 (v praxi bývá například 128 bitů). Příklad šifrování — operace XOR (výhradní součet, nonekvivalence). Data: 10110100 01101011 10110100 00101100 10110 101 10 10110 1 0110 1011 0 10110 10 Klíč: 00000001 11000110 11011111 01110110 Šifra: 10110 101 10 10110 1 0110 1011 0 10110 10 Klíč: Data: 10110100 01101011 10110100 00101100

Nesymetrické šifrování Klíč má dvě části — veřejnou a soukromou (zkráceně veřejný klíč, soukromý klíč). Použití 1 — pro šifrování veřejný klíč příjemce, pro dešifrování soukromý klíč příjemce: Zprávu přečte JEN oprávněný příjemce Použití 2 — pro šifrování soukromý klíč odesílatele, pro dešifrování veřejný klíč odesílatele: Příjemce dokazuje identitu odesílatele

Distribuce klíčů Certifikační autorita — „notář“, který osvědčuje, že určitý soukromý klíč vlastní určitá osoba. Umožňuje dokázat totožnost odesílatele Hlavní funkce CA: — generování klíčů; — přidělování, evidence, obnovování klíčů; — osvědčování vlastnictví určitého klíče.

Vlastnosti šifrovacích způsobů Symetrické šifrování: — jednoduché vytvoření libovolného klíče; — rychlé; — libovolná hodnota a délka klíče, neprolomitelné; — problém s předáním klíče příjemci. Asymetrické šifrování: — složitější vytvoření páru klíčů; — pomalejší; — délka klíče je známa, méně odolné vůči hrubé síle; — umožňuje identifikovat odesílatele.

Hybridní šifrování Používá obou druhů klíčů zároveň — kombinace výhod a zvýšení bezpečnosti přenosu Kombinace klíčů umožňuje aplikovat více funkcí — zabezpečení proti neoprávněnému čtení, identifikace odesílatele, zabezpečení proti neoprávněné modifikaci.

Zabezpečení proti neoprávněné modifikaci Otisk zprávy — binární posloupnost získaná speciálním algoritmem; je pro každou zprávu jedinečná. Kontrola otisku — po přenosu zprávy s otiskem se vypočte nový otisk a srovná se s přeneseným. Elektronický podpis — otisk zašifrovaný soukromým klíčem odesílatele.

Odeslání bezpečné a podepsané zprávy VKP Sym. klíč š Bezpečný klíč Zpráva š Bezpečná zpráva Výpočet SKO Elektronický podpis Otisk š

Přijetí bezpečné a podepsané zprávy SKP Bezpečný klíč Bezpečná zpráva Elektronický podpis d Zpráva d VKO Výpočet ? Otisk 1 Otisk d =