Изучение курса «Защита информации» необходимо начать с определения понятия «информация». В теоретической информатике информация – это любые сведения, или цифровые данные, или сообщения, или документы, или файлы, которые могут быть переданы получателю информации от источника информации. Можно считать, что информация передаётся по какому-либо каналу связи с помощью некоторого носителя, которым может быть, например, распечатка текста, диск или другое устройство хранения информации, система передачи сигналов по оптическим, проводным линиям или радиолиниям связи и т. д.
Защита информации – это
обеспечение целостности, конфиденциальности и доступности информации, передаваемой или хранимой в какой-либо форме. Информацию необходимо защищать от нарушения её целостности и конфиденциальности в результате вмешательства нелегального пользователя. В российском стандарте ГОСТ Р 50.1.056-2005 приведены следующие определения [122]:
Другой стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 13335-1-2006 [121] определяет информационную безопасность как все аспекты, связанные с определением, достижением и поддержанием конфиденциальности, целостности, доступности, неотказуемости, подотчётности, аутентичности и достоверности информации или средств ее обработки. То есть в дополнение к предыдущему определению, на защиту информации в области информационных технологий возлагаются дополнительные задачи:
Стандарт ГОСТ Р 50922-2006 [116], хотя и не вводит прямой классификации методов защиты информации, даёт следующие их определения.
В рамках данного пособия в основном остановимся на криптографических методах защиты информации. Они помогают обеспечить конфиденциальность и аутентичность. В сочетании с правовыми методами защиты информации они помогают обеспечить неотказуемость действий, а в сочетании с техническими – целостность информации и достоверность.
При изучении криптографических методов защиты информации используются дополнительные определения. В целом науку о создании, анализе и использовании криптографических методов называют криптологией. Её разделяют на криптографию, посвящённую разработке и применению криптографических методов, и криптоанализ, который занимается поиском уязвимостей в существующих методах. Данное разделение на криптографию и криптоанализ (и, соответственно, разделение на криптографов и криптоаналитиков) условно, так как создать хороший криптографический метод невозможно без умения анализировать его потенциальные уязвимости, а поиск уязвимостей в современных криптографических методах нельзя осуществить без знания методов их построения.
Попытка криптоаналитика нарушить свойство криптографической системы по обеспечению защиты информации (например, получить информацию вопреки свойству обеспечения конфиденциальности) называется криптографической атакой (криптоатакой). Если данная попытка оказалась успешной, и свойство было нарушено или может быть нарушено в ближайшем будущем, то такое событие называется взломом криптосистемы или вскрытием криптосистемы. Конкретный метод криптографической атаки также называется криптоанализом (например, линейный криптоанализ, дифференциальный криптоанализ и т. д.). Криптосистема называется криптостойкой, если число стандартных операций для её взлома превышает возможности современных вычислительных средств в течение всего времени ценности информации (до 100 лет).
Для многих криптографических примитивов существует атака полным перебором или аналогичная, которая подразумевает, что если выполнить очень большое количество определённых операций (по одной на каждое значение из области определения одного из аргументов криптографического метода), то один из результатов укажет непосредственно на способ взлома системы (например, укажет на ключ для нарушения конфиденциальности, обеспечиваемой алгоритмом шифрования, или на допустимый прообраз для функции хеширования, приводящий к нарушению аутентичности и целостности). В этом случае под взломом криптосистемы понимается построение алгоритма криптоатаки с количеством операций меньшим, чем планировалось при создании этой криптосистемы (часто, но не всегда, это равно именно количеству операций при атаке полным перебором
). Взлом криптосистемы – это не обязательно, например, реально осуществлённое извлечение информации, так как количество операций может быть вычислительно недостижимым как в настоящее время, так и в течение всего времени защиты. То есть могут существовать системы, которые формально взломаны, но пока ещё являются криптостойкими.
Далее рассмотрим модель передачи информации с отдельными криптографическими методами.