Kryptografické protokoly a PKI 

Protokol Diffie-Helmann. 

RADIUS. KERBEROS. Microsoft EFS. Microsoft Bitlocker. 

Definice, vlastnosti a použití hash algoritmů. 

Hash algoritmus MD5. Třída hash algoritmů  SHA-x. Vrstvy budování PKI. 

Kryptografická podstata digitálního/elektronického podpisu.
 


 

Protokol Diffie-Helmann. 

RADIUS. KERBEROS. Microsoft EFS. Microsoft Bitlocker. 


 

Hash funkce (HF)

  • zaveden v polovině 20. století v souvislosti s tvorbou kompilátorů programovacích jazyků (ALGOL, FORTRAN, COBOL)

  • využívalo se pro výpočet absolutní adresy proměnné z jejího identifikátoru, kterým byla různě dlouhá posloupnost alfanumerických znaků

  • jednosměrnost HF nebyla vyžadována, požadavek na minimalizaci kolizí (tj. určení stejné adresy pro různé identifikátory)

  • v současnosti je HF chápána jako kryptografická aplikace z oblasti autentizace informace

  • kvalita HF má zásadní význam zejména pro účely realizace elekrotického podpisu

  • Definice HF

    • zobrazení množiny konečných posloupností nad nějakou abecedou jejichž délka může být omezena definovanou délkou do množiny posloupností pevně stanovené délky nad nějakou abecedou, která má určené vlastnosti

    • zjednodušeně: je to funkce, která jednoznačně určuje zda je původní text nezměněný. Toto zajistí při řádově menší délce než je původní text.

  • HF musí splňovat minimálně tyto požadavky

    • komprese

    • jednoduchost výpočtu

Základní vlastnosti HF

  • Praktická efektivnost

    • výpočet HF je efektivně proveditelný

  • Mixující zobrazení

    • pro každý vstup má výstupní hodnota "náhodný" charakter

  • Rezistence vůči kolizím

    • je z výpočetního hlediska neuskutečnitelné nalézt dva vstupy, které budou mít stejný výstup

  • Rezistence vzorů

    • pro danou hodnotu hashe b je neuskutečnitelné nalézt vstupní řetězec pomocí hodnoty hashe b

  • Rezistence druhého vzoru

    • pro daný vstup x nelze najít druhý vstup y takový, že jejich hashe budou stejné

  • Rezistence vůči blízkým kolizím

    • pro dva vstupy x, y nesmí existovat podobné hashe lišící se v malém počtu bitů

Použití HF

  • kontrola zachování integrity dat

  • hash pro digitální podpis

  • kontrola uložených hesel

  • porovnání obsahu dvou kopií dat

  • generování pseudonáhodných poloupností (DRBG)

  • Aplikace HF

    • Digitální/elektronický podpis, PKI, Časové značky, RADIUS - zajištění integrity

    • Kerberos - generování klíčů

    • IEE 802.1X EAP - používají TLS protokol

    • APOP - autentizace pomocí MD-5

    • IPsec (IKE, AH, ESP) - integrita zpráv, generování pseudonáhodných posloupností

    • SSL/TLS - handshake protokol

    • SSH - HMAC a integrita přenášených dat

    • S/MIME - použití HF v dig. podpisu

V současnosti používané HF

  • MD-5

  • RIPEMD-160

  • WHIRLPOOL

  • TIGER

  • GRINDAHL

  • SHA-2

Srovnání rychlosti algoritmů

 

 

Hash algoritmus MD5

  • velice oblíbená, ale již kompromitovaná funkce

  • od 2004 je veřejně znám postup nalezení kolizí

  • Vstup:

    • řetězec proměnné délky (neomezeně dlouhé)

  • Výstup:

    • pevná délka 128 bitů

  • Zpracování

    • vstup je zpracován po úsecích délky 512 bitů, zpráva je zarovnána tak, aby byla dělitelná 512

    • 4 rundy po 16ti krocích (64 celkem)

  • zápis podle konvence "little-endian"


 

Třída hash algoritmů  SHA-x. 

  • SHA = Secure Hash Algorithm

  • odvozeno od MD4

  • SHA-1

    • nasazena 1995

    • není garantována bezpečnost po roce 2010

    • počet výstupních bitů 160

    • 4 kola, 20 kroků, tedy 80 rund

    • konvence je big-endian (na rozdíl od MD)

 

 

Algoritmy SHA-2

  • Sdružuje 4 modifikace SHA-1

  • využívá standard AES

  • kovence big-endian

 

 

Vrstvy budování PKI. 

  • PKI - infrastruktura veřejných klíčů (Public Key Infrastructure)

  • používá asymetrické šifry

  • rámec pro bezpečnou výměnu informace

  • pokrývá všechny oblasti IT bezpečnosti

    • důvěrnost

    • integrita

    • dostupnost

    • nepopiratelnost

PKI cerifikační management

  • jádro PKI, zajišťováno Certifikačními autoritami (CA)

  • v ČR zákon č.227/2000 Sb. o elektronickém podpisu

  • poskytované služby

    • vydávání certifikátů

    • zneplatňování certifikátů

    • archivování certifikátů

    • certifikační politika

Vrstvy PKI

  • vrstva práce s asymetrickými klíči

    • generování dvojice soukromý/veřejný klíč (Key Pair Generation)

    • vytváření digitálního podpisu (Digital Signature Generation)

    • ověřování digitálního podpisu (Digital Signature Verification)

    • bezpečné předávání kryptografického klíče (Confidentiality Key Exchange)

  • vrstva bezpečných serverových služeb a agentů

    • zabezpečený poštovnní server (Certified Delivery Server)

    • server elektronického notáře (Digital Notary Server)

    • autorizační agent (Ticket Granting Agent)

    • zprostředkovatel podmíněně uložených klíčů (Key Escrow Agent)

  • Vrstva obecných informačních a síťových služeb

    • služba kontroly přístupu (Access Control Service)

    • zašifrování zprávy (Message Confidentiality Service)

    • zajištění integrity (Integrity Service)

    • autentizace subjektu (Authentication Service)

    • nepopiratelnost na straně odesílatele (Source Non-repudiation Service)

    • nepopiratelnost na straně příjemce (Destination Non-repudiation Service)

    • služba bezpečné relace (Session Confidentiality Service)

    • služba zprostředkování podmíněně uložených klíčů (Key Escrow Service)

    • služba časových razítek (Time-Date Stamp Service)

Kryptografická podstata digitálního/elektronického podpisu


 

Typy e-podpisu

  • prostý e-podpis

    • údaje v el. podobě, které jsou připojené k datové zprávě, sloužící k jednoznačnému ověření identity podepsané osoby

  • zaručený e-podpis

    • jednoznačně spojen s podepisující osobou

    • umožňuje identifikaci podepisující osoby ve vztahu k datové zprávě

    • byl vytvořen prostředky, které má podepisující ve vlastní kontrole

    • je připojen takovým způsobem, že je možno zjistit jakoukoli následnou změnu dat

  • uznávaný e-podpis

    • zaručený e-podpis vytvořený akreditovaným poskytovatelem certifikačních služeb

Certifikáty

  • v současnosti jediná aplikace e-podpisu

  • certifikát svazující identitu s e-podpisem a jejich ověřením

  • hierarchie certifikátů

    • prostý certifikát

      • spojuje data pro ověřování e-podpisů a ověřením identity

    • kvalifikovaný certifikát

      • prostý certifikát vydaný kvalifikovaným poskytovatelem certifikačních služeb

    • kvalifikovaný certifikát vydaný akreditovaným poskytovatelem certifikačních služeb 


 

Princip podpisu dat (odesilatelem Alice)

 

 

Princip podpisu dat s HF (kombinace hash funkce a asymetrické kryptografie)