Есть ли формальные критерии стойкости

В. В. Ященко. Есть ли формальные критерии стойкости?
13.05.2004

Среди вопросов, поступающих на сайт от заинтересованных читателей, встречаются вопросы, представляющие большое методологическое значение для понимания научных основ современной криптографии. К этой категории вопросов относятся следующие:

По каким критериям оценивают эффективность криптоалгоритмов (в т. ч. и алгоритмов генерации гаммы)? Укажите, если можно, литературу или ссылки в Internet, где об этом подробно написано.

Где можно подробно прочитать о критериях оценки надежности и эффективности криптоалгоритмов (в т. ч. и алгоритмов генерации гаммы)? Вообще, существуют ли какие-то общие критерии, применимые ко всем алгоритмам?

В публикациях в Интернете, в литературе и др. источниках по криптографии много говорится о перспективах развития криптографической науки. При этом постоянно делается акцент на асимметричное шифрование и протоколы, а также на соответствующие математические вопросы, или говорится о перспективах новых направлений, таких, как стеганография или квантовая криптография. Перспективны ли сейчас вопросы, связанные с классическими направлениями криптографии, такими, например, как генераторы псевдослучайных последовательностей?

Подробные обстоятельные ответы на эти вопросы можно найти в любой серьезной книге по криптографии. Из материалов, размещенных на нашем сайте, можно порекомендовать книгу "Введение в криптографию". Ниже мы сформулируем лишь несколько тезисов, которые помогут заинтересованному читателю продумать недостающие подробности.
Стойкость шифра (шифрсистемы, криптосистемы, криптопротокола) оценивается криптоаналитиками в процессе криптографического анализа путем моделирования попыток противника взломать шифр. При этом существенными являются предположения о возможностях противника, учет конкретных условий эксплуатации шифра и используемый арсенал методов криптографического анализа. Поскольку список методов криптографического анализа открыт и по мере развития криптографии расширяется, оценка стойкости конкретного шифра с течением времени может уменьшаться.

В определенном смысле, критерием стойкости шифра можно считать его устойчивость относительно конкретного метода криптоанализа при конкретных предположениях о противнике. Эта величина обычно измеряется в количестве элементарных операций (понятие, также требующее подробных комментариев).

С учетом вышеизложенного наивными выглядят рассуждения некоторых авторов о стойкости в тех случаях, когда речь идет всего лишь о некоторых теоретических криптографических свойствах и нет никаких моделей шифра, условий его эксплуатации и предположений о противнике.

Есть один класс шифров, для которых стойкость может быть доказана теоретически на основе теоретико-информационного подхода, разработанного К. Шенноном. Это так называемые совершенные шифры (классический пример --- "лента однократного использования"). Но в эксплуатации ленты однократного использования есть две серьезные трудности:

необходимость безопасным способом заранее обеспечить всех участников связи необходимым количеством идентичных лент однократного использования;

необходимость обеспечить высокие требования по случайности и равновероятности при изготовлении ленты однократного использования.

Последнее направление относится к классическим направлениям криптографии, которые продолжают быть актуальными и в настоящее время. Обзор некоторых задач и результатов по этим направлениям содержится в материалах двух конференций, которые прошли в МГУ: "Московский университет и развитие криптографии в России" (М., МЦНМО, 2003) и "Математика и безопасность информационных технологий" (М., МЦНМО, 2004).

Что касается слишком большого числа публикаций по новым направлениям криптографии, то это легко объяснимо:

во-первых, за последние годы резко возросло количество новых задач по обеспечению безопасности информационных технологий, для решения которых нужны новые криптографические и стеганографические средства;

во-вторых, многие ученые увидели в криптографии с открытым ключом и ее различных новых приложениях интересные для себя задачи и стали ими активно заниматься.

Работа с информацией: Безопасность - Защита - Софт - Криптография