<<
>>

Избыточность

Первый принцип гласит, что все зашифрованные сообщения должны содержать определенную избыточность, то есть информацию, не требующуюся для понимания сообщения. Поясним это на примере.
Представим себе компанию «Домосед», торгующую по почтовым заказам продуктами 60 000 наименований. Радуясь, что им удалось так экономно распорядиться ресурсами, программисты компании «Домосед» решили, что весь бланк заказа будет состоять из 16 байт имени клиента, за которым последует 3-байтовое поле товара (1 байт для обозначения количества и 2 байта для идентификатора товара). Последние три байта было решено закодировать с помощью очень длинного ключа, известного только клиенту и компании «Домосед».

На первый взгляд, такая схема может показаться надежной, в частности, потому, что пассивные злоумышленники не смогут расшифровать сообщения. К сожалению, в этой схеме имеется критический недостаток, полностью ее обесценивающий. Предположим, какой-нибудь недавно уволенный сотрудник хочет отомстить компании «Домосед» за увольнение.

Перед самым уходом ему удается забрать с собой часть списка клиентов. За ночь он составляет программу, посылающую фиктивные заказы с настоящими именами клиентов. Поскольку списка ключей у него нет, он просто помещает в последние три байта случайные числа и посылает сотни заказов компании «Домосед».

Когда эти сообщения прибывают, компьютер компании «Домосед» по имени клиента находит ключ для дешифрации сообщения. К несчастью для компании «Домосед», почти все 3-байтовые сообщения могут восприниматься как достоверные, поэтому компьютер начинает печатать заявки на доставку товаров. Хотя может показаться странным, если клиент заказывает 837 сидений для детских качелей или 540 песочниц, однако вполне возможно, что клиент собирается заняться строительством детских игровых площадок.

Таким образом, активный злоумышленник (уволенный сотрудник) способен доставить очень много нецРи ятностей, даже не вникая в смысл сообщений, посылаемых его компьютером.

Эта проблема может быть решена при помощи добавления избыточной им. формации к каждому сообщению. Например, если добавить к трем шифруемым байтам еще девять, например, нулевых, уволенный сотрудник уже не сможет сформировать серьезный поток достоверно выглядящих сообщений. Мораль этой истории в том, что все сообщения должны содержать достаточное количество убыточной информации, чтобы активный злоумышленник не смог выдать елейный мусор за настоящие сообщения.

Однако добавление избыточной информации облегчает работу криптоаналитика по взлому шифра. Предположим, что конкуренция в бизнесе почтовых заказов чрезвычайно высока и что главному конкуренту компании «Домосед», фирме «Лежебока», очень хочется узнать, сколько песочниц в месяц продает компания «Домосед». Для этого «лежебоки» подключились к телефонной линии «домоседов». В исходной схеме с 3-байтовыми номерами криптоанализ был почти невозможен, поскольку, предположив значение ключа, криптоаналитик не мог проверить правильность своей догадки. Как-никак, почти все сообщения были технически корректны. С введением новой 12-байтовой схемы криптоаналитик легко сможет отличить допустимое сообщение от недопустимого. Итак:

Криптографический принцип номер 1: Сообщения должны содержать

избыточные данные.

Другими словами, при расшифровке сообщения получатель должен иметь возможность проверить его подлинность путем анализа и, возможно, выполнения несложных вычислений. Избыточность требуется для того, чтобы можно было противостоять попыткам активных злоумышленников обмануть получателя фальшивыми сообщениями, содержащими мусор. Вместе с тем, добавление избыточной информации облегчает пассивным злоумышленникам задачу взлома системы, так что здесь есть определенное противоречие. Кроме того, избыточные данные никогда не должны принимать форму последовательности нулей в начале или конце сообщения, так как при зашифровке подобных сообщений некоторые алгоритмы дают более предсказуемые результаты, что облегчает работу криптоаналитиков.

Многочлен циклического избыточного кода (CRC) значительно лучше подойдет для этих целей, чем просто ряд нулей, поскольку получатель сможет проверить его корректность, и это несколько усложняет работу криптоаналитика. Гораздо удобнее использовать криптографическую хэш-функцию, речь о которой пойдет ниже.

Возвращаясь к квантовой криптографии, хочется сказать о том, какую роль в этой технологии играет избыточность. Из-за того, что Труди перехватывает фотоны, некоторые биты одноразового блокнота, получаемого Бобом, будут иметь неправильные значения. Бобу требуется некоторая избыточность информации, содержащейся во входящих сообщениях, для определения наличия ошибок. Одной из грубых форм избыточности можно считать повторение передачи одного и того же сообщения. Если две пришедшие копии оказываются не идентичными, Боб узнает, что либо канал сильно зашумлен, либо кто-то перехватывает данные.

Конечно, отправлять все по два раза — это слишком. Гораздо лучше использовать код Хэмминга или Рида—Соломона для определения и коррекции ошибок. Однако должно быть понятно, что для того чтобы отличать настоящие сообщения от поддельных, необходима некоторая избыточность. Это особенно важно, если присутствует активный злоумышленник.

<< | >>
Источник: Э. ТАНЕНБАУМ. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ 4-Е ИЗДАНИЕ. 2003

Еще по теме Избыточность:

  1. Избыточный вес и переедание
  2. Инструкция к выявлению логико-фактологической цепочки текста для расчета коэффициента его информативности (избыточности)
  3. АКТИВНОСТЬ НАДСИТУАТИВНАЯ
  4. ЭПИФЕНОМЕНАЛИЗМ
  5. Диагностические синдромы
  6. Диагностические синдромы
  7. ПРОБЛЕМА УЧЕБНАЯ
  8. Диагностические синдромы
  9. ОБРАЗ ОПЕРАТИВНЫЙ
  10. 1. Небанальность
  11. Диагностические синдромы
  12. Диагностические синдромы
  13. Диагностические синдромы
  14. Обмен энергией
  15. Диагностические синдромы
  16. Диагностические синдромы