Всё о криптографической защите информации — виды, методы и функции

Криптография — это целая наука, которая изучает средства защиты информации, сокрытие данных от посторонних лиц. А криптографическая защита информации обладает высокой популярностью, в ней используются средства шифрования данных и сложные алгоритмы кодирования. Их ещё называют СКЗИ — видов таких средств существует много, мы расскажем о самых популярных в мире методах, которые помогают обеспечить информационную безопасность и защитить данные от взлома или атаки. 

Виды защиты информации 

Согласно ГОСТ Р 50922-2006 существует несколько видов защиты информации:

• Правовая. Она связана с федеральным законодательством и включением в работу собственных правил организации при обработке и хранении данных. 
• Физическая. Подразумевает ограничение контакта, доступа к информации с помощью системы контроля и управления доступом и физических средств блокировки доступа.
• Криптографическая. Способы и средства защиты информации, использующие шифрование сведений при их хранении и передачи по сети.
• Техническая. Сюда относится техническое обеспечение и приборы, аппаратные средства защиты.

Подробнее рассмотрим криптографическую защиту информации. Кстати, использование таких средств считается самым безопасным — данные подвергают дополнительной обработке, в ходе которой они не меняются. Вы знали, что при покупке криптовалюты также работает система криптографической защиты данных? Если вы давно хотели погрузиться в тематику криптовалют, но всегда откладывали это — сейчас самое время. Лучшие курс по криптовалюте с сайта turortop:

• Криптотрейдинг с нуля — WillSkill
• Blockchain Lawyer — Moscow Digital School
• Криптотрейдинг и основы блокчейн — Финам

Что такое криптография и криптология 

Криптография — наука, занимающаяся сохранением данных, которые нужно защитить от вмешательств и оставить в первоначальном виде. Считается, что защищать информацию начали ещё в Древнем Египте — тогда впервые упоминаются криптографические системы. Вплоть до XX века использовали моноалфавитные системы и полиалфавитные системы. А с развитием технологий, появлением электричества произошёл скачок в плане шифрования данных. Информацию начали передавать на расстоянии: в работу включали автоматические системы. Криптография стала особенно популярна, когда данные нужно было скрывать от противника по время войны. Новый виток в развитии случился уже после 1960-х годов, а современный этап начался с популяризацией компьютерной техники, появлением ПО.

Есть другое направление — криптоанализ. Оно необходимо для выявления уязвимости криптографических средств защиты данных. Под сомнение попадают алгоритмы и протоколы, а криптоаналитик проводит анализ и оптимизацию для повышения защищённости.

В криптологии совместились криптография и криптоанализ. Эта наука занимается и шифрованием, и дешифровкой. Специалисты не только проводят анализ, они оценивают надёжность и вносят изменения в массив данных, чтобы обезопасить информацию. Сфера их работы очень узкая — опытные криптологи разбираются в информационных технологиях и математическом анализе. А криптографические методы и средства защиты не только сложно устроены, они к тому же дорогостоящие. Чем сложнее шифр и система, тем выше будет цена.

Функции и методы криптографической защиты информации 

Одна из главных целей — поддержание конфиденциальности и сохранение информации в изначальном виде в процессе её передачи по сети, от пользователя к пользователю. Ещё один важный момент — обеспечение целостности данных при их хранении, обработке и распространении. Это особенно касается документов, которые подписываются электронной подписью. 

Такой способ шифрования позволяет:

• обеспечить конфиденциальность на всех этапах передачи информации
• получить гарантию целостности данных
• защитить информацию, которая позволяет проводить аутентификацию и идентификацию субъектов, людей и устройств
• создать алгоритмы, которые обезопасят элементы аутентификации, описанные в пункте выше. 

Среди знакомых нам процессов СКЗИ помогает в:

• аутентификации в социальных сетях и на сайтах
• хранении файлов в облачном хранилище
• создании цифровой подписи
• использовании мессенджеров со сквозным шифрованием
• покупке криптовалюты. 

Выделяют 3 основных метода защиты информации с помощью криптографии:

• с секретным ключом
• с открытым ключом
• хэш-функции.

Криптографию с секретным ключом называют симметричной — в ней используется один ключ для шифрования. Этот метод довольно простой, ведь и для шифровки и для дешифровки подходит один и тот же ключ. Секретный ключ применяется и для сохранения данных, которые передаются в реальном времени, так и для защиты информации на носителе. Но чаще, конечно, можно встретить во втором случае, ведь для первого он не всегда подходит. 

Открытый ключ или асимметричный метод криптографического шифрования использует два ключа — один шифрует данные, а другой используется для расшифровки. По описанию понятно, что схема этой защиты будет сложнее, как и реализация. Это идеальный вариант именно для передачи данных. Ведь один из ключей остаётся только у владельца, а второй считается открытым — его может использовать получатель. 

Хэш-функции называют односторонние функции с невозможностью отмены, защищающие данные с помощью соединения блоков. Хеширование — изменение строки, преобразование данных в нужный вид. Это понятие наверняка знакомо тем, кто разбирается в блокчейне. Правильный алгоритм будет генерировать новую информацию для каждого входа. Хэш нередко подходит для хеширования паролей, в электронных сертификатах. Он также считается безопасным, его сложно взломать. 

Как работает СКЗИ

Принцип работы средств криптографической защиты информации для обеспечения безопасности персональных и других данных прост. Процесс выглядит так:

• отправитель создаёт документ, который нужно переслать
• ключ и средства криптографической защиты в виде специальных программ добавляют к документу файл подписи — после они отправляются получателю
• он декодирует файл также используя программы, проверяет целостность документов.

Повысить уровень безопасности и сохранности данных помог описанный нами выше асимметричный метод. Два пользователя могут обменяться открытыми ключами и не бояться, что информация будет повреждена, потеряна или разглашена третьим лицам. Ведь есть дополнительный секретный ключ — ещё один этап в системе шифрования.

Классы криптографической защиты информации 

По степени обеспечения защиты СКЗИ делятся на классы — они отражают и возможность хакеров взломать ключ и получить доступ к данным. Их всего шесть — КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2, КА1.

Начальные классы защиты — КС1, КС2, КС3. 

КС1 имеют те средства, которые предположительно можно взломать за пределами зоны, находящейся в сохранности. Считается, что злоумышленники могут найти данные для взлома в открытом доступе.

КС2 похож на первый класс, но здесь в расчёт берут и то, что нарушители закона могут получить доступ к защищённой части данных, потенциально они владеют информацией о технических методах криптографической защиты информации.

КС3 способен бороться с описанными выше атаками, плюсом этот класс должен уметь защищать данные от тех, кто имеет доступ к устройствам и установкам системы защиты. 

Описанные классы встречаются чаще всего, но есть и другие — где степень защиты выше, как и уровень безопасности. Например, КВ1 и КВ2 умеют отражать попытки взлома уровня КС3, останавливать атаки разработчиков или оценщиков ПО и ТС, которые потенциально могли исследовать СКЗИ. Класс ещё выше — это КА. Он, естественно, справляется с угрозами уровней КВ и пресекает попытки взлома от лиц, знающих о незадекларированных возможностях системного ПО и технических средств из системы под защитой, и тех, кто уже имел опыт атак на подобные системы. 

Для разработки соответствующей классу инфраструктуры нужно использовать определённые технические средства, программное обеспечение и криптографические средства защиты информации. Определение класса защиты производится на основе особенностей данных и предполагаемых нарушителей, которые могут произвести атаку. Подтверждение уровня происходит только после прохождения большого количества проверок и выпуска соответствующих документов. Любые СКЗИ попадают под правовое регулирование. 

Правовое регулирование средств криптографической защиты информации в России 

Главный регулирующий документ в этом направлении — Федеральный Закон № 149/6/6-622. В нём много информации о пользователях и их действиях. Защиту персональных данных и общедоступных ПД регулирует ФЗ-152.

Деятельность, связанная с предоставлением услуг криптографической защиты информации, должна быть подвержена лицензированию — процесс проходит под контролем ФСБ РФ. Чтобы получить лицензию, нужно соответствовать требования. Например, у компании должно быть разрешение на выполнение работ, связанных со сведениями, составляющими государственную тайну. Или же наличие у сотрудников высшего образования по профилю работы и стажа не менее 5 лет.

Согласно закону к СКЗИ относятся:

• средства кодирования
• электронные подписи
• ключевые документы и средства их изготовления
• средства шифрования 
• имитозащиты.

Даже государственным структурам нужна лицензия от агентства правительственной связи, чтобы использовать криптографические средства защиты информации для хранения, использования и передачи данных. Что касается некоторые СКЗИ для ИП и юридических лиц — они бывают выведены из под лицензирования и доступны в свободном доступе. 

Криптографическая защита информации для бизнеса 

Большинство коммерческих организаций работает с данными в формате онлайн — многое хранится в облаке, к которому можно получить доступ из любого места на планете, где есть связь и интернет. Защита информации при помощи криптографии необходима не только крупным компаниям, но и стартапам, например. Шифрование помогает сохранить конфиденциальность, обеспечить безопасность на любом из этапов обработки или распространения данных по разным каналам. 

Для этого используются различные виды СКЗИ — аппараты защиты телефонии, ПО для офисного оборудования в целях сохранения важной информации, ТС, которые обрабатывают речь и меняют её на цифровую подачу материала. В работе функционирует и электронная подпись. Она нужна для отчётности в формате онлайн, участия в государственных торгах, подписания документов. В нашей стране криптографию в целом применяют даже в государственных структурах — за столько лет система защиты информации успела пройти множество испытаний и зарекомендовать себя в качестве эффективной.