Zobrazení zdroje stránky Moderní použití kryptologie

[[Základní rozdělení kryptologie|Kryptologie]] je matematický vědní obor, který se zabývá utajováním a odkrýváním obsahu tajných zpráv. K tomu využívá šifrovací a dešifrovací algoritmy.<br />

Slovo kryptologie pochází z řečtiny => '''kryptós''' = skrytý a '''logia''' = studovat<br />

'''Moderní kryptologie''' pracuje na pomezí matematiky, [[výpočetní technika|výpočetní techniky]] a [[elektrotechnika|elektrotechniky]]. Nejčastěji je využívána k ochraně dat ve formě, počítačového hesla, digitálního podpisu a také je využívána k autentizaci dat, viz níže.<ref>Cryptography. In: <i>Wikipedia: the free encyclopedia</i> [online]. Wikimedia Foundation, 2001-. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/cryptography</ref><br />
 
Kryptologie se dále dělí na tři skupiny:
* [[Kryptografie]] - zabývá se šifrovacími algoritmy a konstrukcí šifrovacích klíčů
* [[Kryptoanalýza]] - snaží se zajistit dešifrovací kód a prolomit šifrovací algoritmy
* [[Steganografie]] - snaží se zakrýt existenci tajné zprávy<ref name="doseděl">DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.</ref> 
== Základní pojmy moderní kryptologie ==
=== Šifrovací algoritmus ===
[[Algoritmus]], který se snaží zašifrovat důležitá data. K šifrování a dešifrování těchto dat může být použit různý šifrovací klíč.
=== Kódovací algoritmus ===
Algoritmus, který také chrání data, ale nevyužívá k tomu žádný šifrovací klíč. Data jsou utajena samotným algoritmem. Může se jednat např. o data v jiném jazyce, která budou rozluštěna pouze těmi, kteří daným jazykem hovoří.
=== Prolomení algoritmu ===
K prolomení dochází, pokud je možno chráněná data přečíst, aniž by byl znám [[šifrovací klíč]] nebo kódovací algoritmus.<ref name="doseděl"/>

Další důležité pojmy z oblasti kryptologie viz [[Základní pojmy v kryptologii]]
== Dělení moderní kryptografie ==
=== Symetrická kryptografie ===
[[Symetrická kryptografie]] využívá pro šifrování i dešifrování zprávy jeden klíč. Využívá se ve všech tradičních formách [[šifrování]], které byly objeveny do 70. let 20. století. Výhodou je nízká výpočetní náročnost při vytváření a rychlost. Naopak nevýhodou je, že obě strany musí spolu sdílet tajný klíč, na kterém se musí předem dohodnout nebo jej předem náhodně vygenerovat. Na správu a počet klíčů je symetrická kryptografie velice náročná. Aby se předešlo vyzrazení, často se symetrické šifry používají v kombinaci se šifrou asymetrickou. Symetrické šifry dále dělíme na šifry blokové a proudové.<ref name="singh">SINGH, Simon. <i>Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii</i>. 2. vyd. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.</ref>
[[Soubor:Symetrická šifra.png|thumb|Obr. 1 Symetrická šifra]]
==== Blokové a proudové šifry ====
[[Blokové šifry]] používají algoritmy, které otevřený text šifrují po blocích.<br />
[[Proudové šifry]] otevřený text šifrují po jednotlivých [[Shannonovo chápání informace|bitech]].<br />
 
Oba typy šifrování se dost prolínají, dochází k přepínání mezi jednotlivými šiframi, v krajním případě může také délka bloku degradovat na velikost jednoho znaku.

Blokové šifrování je snadno prolomitelné, proto bylo vyvinuto pět [[módy činnosti|módů činnosti]].<ref name="doseděl"/>

==== Algoritmy symetrické kryptografie ====
Při tvorbě těchto algoritmů se používají dvě techniky, [[substituce]] a [[transpozice]].
* '''Substituční šifry''' 
** písmena ve zprávě zachovávají svou pozici, ale během šifrování jsou nahrazena jinými znaky
* '''Transpoziční šifry'''
** písmena si zachovávají svou totožnost, ale během šifrování se každé písmeno ve zprávě přemístí na jinou pozici<ref name="adams">ADAMS, Simon. <i>Šifry a kódy: od hieroglyfů po hackery</i>. 1. vyd. Praha: Slovart, 2003, 96 s. ISBN 80-7209-503-X.</ref>

V moderní kryptologii se využívají '''šifrovací algoritmy''', které tyto dvě techniky '''kombinují'''.
* [[DES|DES]] (Data Encryption Standard)
** symetrická bloková šifra, která má 2<sup>56</sup> klíčů
** nejširší využití našla ve '''finančním sektoru'''
** je však snadno prolomitelná, klíč se v dnešní době dá vyhledat během jediného dne
** v současnosti se proto DES používá ve verzi zvané '''trojitý DES''' => klíč se skládá ze dvou až tří DES klíčů (112 nebo 168 bitů)
* [[AES|AES]] (Advanced Encryption Standard)
** šifrovací algoritmus pro '''ochranu elektronických dat''', který s původním názvem Rijndael zvítězil v soutěži pořádané [[Národní institut pro standardy a technologie|Národním institutem pro standardy a technologie]] (NIST)
** jedná se o symetrickou blokovou šifru, která k šifrování a dešifrování využívá jeden klíč
** délka klíče je může nabývat hodnoty 128, 192 a 256 bitů, měl by tak být odolný proti [[útok hrubou silou|útokům hrubou silou]]<ref name="piper">PIPER, Fred a  MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-7363-074-5.</ref>
* [[IDEA|IDEA]] (International Data Encryption Algorithm)
** bloková šifra, která používá 128-bitový klíč a šifruje bloky o délce 64 bitů
** byla používána v [[Pretty Good Privacy]] (PGP) = počítačový program sloužící k '''šifrování a podepisování'''<ref name="vondruška">VONDRUŠKA, Pavel. <i>Kryptologie, šifrování a tajná písma</i>. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.</ref>
* [[RC2]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)
** bloková šifra, která pracuje s 64-bitovými bloky dat, autorem je Ronald Rivest
** délka klíče se může měnit
* [[RC4]] (zkratka autorova pseudonymu Rivest Cipher)
** proudová šifra, používá se např. pro šifrovaný přenos [[webové stránky|webových stránek]]
** patent patří stejně jako u RC2 firmě RSA 
** až do roku 1994 byl tento algoritmus tajen<ref name="doseděl"/>
=== Asymetrická kryptografie ===
[[Asymetrická kryptografie]] využívá pro šifrování a dešifrování zprávy dva rozdílné klíče. Každý uživatel si tak nastaví veřejný šifrovací klíč a dešifrovací klíč soukromý. Soukromý klíč musí zůstat v tajnosti.<ref name="singh"/>[[Soubor:Asymetrická kryptografie.svg.png|thumb|Obr. 2 Asymetrická šifra]]
Tyto veřejné a soukromé klíče tvoří tzv. '''klíčový pár'''. Proto text, který je zašifrován jedním klíčem z páru, může být dešifrován pouze druhým klíčem ze stejného páru.<ref name="doseděl"/>
==== Algoritmy asymetrické kryptografie ====
Tyto algoritmy se využívají nejen při šifrování, ale také při vytváření elektronických podpisů.<ref name="vondruška"/>
* [[RSA]] (podle počátečních písmen autorů)
** roku 1978 tento algoritmus vytvořili Ron Rivest, Adi Shamir a Len Adleman
** velikost bloků se pohybuje od velikosti 640 bitů, výjimkou nebývají ani velikosti 1024 nebo 2048 bitů
** proces je pomalejší než u symetrických šifer, protože šifrovací i dešifrovací procesy zahrnují hodně výpočtů s velkými čísly
** největší uplatnění nachází při '''tvorbě digitálních podpisů''', příležitostně se používá také k '''šifrování symetrických algoritmů'''
* [[El Gamal]]
** základ amerického [[standard pro digitální podpisy|standardu pro digitální podpisy]] (DSS)
** klíče obdobných velikostí jako u RSA
** ne moc vhodný algoritmus pro klasické šifrování<ref name="piper"/>
== Využití moderní kryptologie ==
=== Autentizace ===
[[Autentizace]] má dva různé významy
# '''Autentizace původu dat''' - ověřuje odkud data skutečně pocházejí
# '''Autentizace entit (párová)''' - jedna entita ověřuje entitu druhou
Většinou probíhá právě výměnou zpráv mezi dvěma entitami = '''autentizační protokol'''.<br />
V tomto kontextu nemusí být entitou pouze člověk, ale může se jednat i o počítač. Aby uživatel mohl prokázat svou totožnost, nejen jinému uživateli, ale i počítači, využívají se k tomu tři prvky:
* '''něco známého''' - heslo, [[PIN]], atd.
* '''něco vlastněného''' - plastiková kartička, autentizační kalkulačka, atd.
* '''něco charakteristického pro uživatele''' - otisky prstů, sken sítnice, podpisy, rozpoznání hlasu
Autentizace lze docílit také '''symetrickou kryptografií'''. Pak rozlišujeme dva druhy autentizace:
# '''Jednostranná''' - jeden uživatel se prokazuje druhému (ověřování pravosti v bankomatu, přihlašování do počítače,...)
# '''Oboustranná''' - oba uživatelé se prokazují navzájem (viz výše autentizační protokol)
Nejrozšířenějším autentizátorem, hlavně ve finančním sektoru je [[kód pro ověření zprávy]] (MAC = Message Authentication Code)<ref name="piper"/>
=== Digitální podpis ===
[[Soubor:Digital Signature diagram cs.svg.png|thumb|Obr. 3 Digitální podpis]]
Pro vytváření [[elektronický podpis|digitálních podpisů]] se využívají asymetrické algoritmy. Úkolem takového podpisu je zajistit, aby po podepsání nebyl obsah otevřeného textu pozměněn. Pracuje se s dvojicí klíčů, veřejným a soukromým.<br />
Určitá osoba zaeviduje veřejný klíč u nezávislé autority a obdrží elektronické potvrzení o jeho vlastnictví = certifikát.<br />
Vlastník soukromého klíče použije na otevřený text transformaci = '''elektronický podpis'''.<br />
K veřejnému klíči má přístup kdokoliv, není důvod jej utajovat. Pomocí tohoto klíče lze pouze ověřit, že byl podepsán a že po podepsání nebyl text pozměněn.<ref name="vondruška"/><br />
Zpracování asymetrické kryptografie je z výpočetního hlediska velice náročné, proto se využívají tzv. [[hashovací funkce]].<br />
==== Hashovací funkce ====
'''Hash''' = digitální otisk zprávy.<br />
Základním principem je to, že výslednou hashovací funkcí je '''zhuštěný otisk''' => ten zastupuje původní zprávu. Hashovací funkce přijímají vstupní data libovolné délky, ale výstupní data jsou vždy řetězce o stejné délce.<ref name="piper"/> 
=== Certifikační autority ===
Hlavním úkolem [[certifikační autorita|certifikační autority]] je poskytování digitálně podepsaných certifikátů, které propojí entitu s hodnotou jeho veřejného klíče. Aby mohl být certifikát udělen, musí být veřejný klíč všeobecně známý a přístupný.<br />
'''Certifikát''' je podepsaná zpráva, na které najdeme totožnost entity, hodnotu jejího veřejnéh klíče a někdy také datum platnosti.
== Odkazy ==
=== Reference ===
<references/>
=== Použitá literatura ===
* Cryptography. In: <i>Wikipedia: the free encyclopedia</i> [online]. Wikimedia Foundation, 2001-. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/cryptography
* DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.<br />
* PIPER, Fred a MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-736-3074-5.<br /> 
* SINGH, Simon. <i>Kniha kódů a šifer: tajná komunikace od starého Egypta po kvantovou kryptografii</i>. 2. vyd. Praha: Dokořán, 2009, 382 s. ISBN 978-80-7363-268-7.<br />
* ADAMS, Simon. <i>Šifry a kódy: od hieroglyfů po hackery</i>. 1. vyd. Praha: Slovart, 2003, 96 s. ISBN 80-7209-503-X.<br />
* VONDRUŠKA, Pavel. <i>Kryptologie, šifrování a tajná písma</i>. 1. vyd. Praha: Albatros, 2006, 340 s. ISBN 80-00-01888-8.
=== Doporučená literatura ===
* DOSEDĚL, Tomáš. <i>Počítačová bezpečnost a ochrana dat</i>. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2004, 190 s. ISBN 80-251-0106-1.<br /> 
* PIPER, Fred a MURPHY, Sean. <i>Kryptografie</i>. 1. vyd. Praha: Dokořán, 2006, 157 s. ISBN 80-736-3074-5.<br /> 
=== Zdroje obrázků ===
* Obr. 1 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Symetrick%C3%A1_%C5%A1ifra.png?uselang=cs<br />
* Obr. 2 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Asymetrick%C3%A1_kryptografie.svg<br />
* Obr. 3 Wikimedia commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Digital_Signature_diagram_cs.svg<br />
=== Související články ===
* [[Základní pojmy v kryptologii]]<br />
* [[Základní rozdělení kryptologie]]<br />
* [[Historie kryptologie]]<br />
* [[Vládou ovládaná kryptologie]]<br />
* [[Módy činnosti]]
=== Klíčová slova ===
Módy činnosti, Algoritmy kryptologie, Šifrování, Digitální podpis
[[Kategorie: Informační studia a knihovnictví|*]]