Закрепление навыков администрирования операционных систем семейства UNIX

    Вообще  говоря, симметричные алгоритмы работают быстрее, чем ассиметричные. На практке оба типа алгоритмов часто используются вместе: алгоритм с открытым ключом используется для того, чтобы передать случайным образом сгенерированный секретный ключ, который затем используется для дешифровки сообщения.

    Многие  качественные криптографические алгоритмы  доступны широко - в книжном магазине, библиотеке, патентном бюро или в  Интернет. К широко известным симметричным алгоритмам относятся DES и IDEA, Наверное самым лучшим асимметричным алгоритмом является RSA.

 

1. Цифровые  подписи

Некоторые из асимметричных алгоритмов могут  использоваться для генерирования  цифровой подписи. Цифровой подписью называют блок данных, сгенерированный с использованием некоторого секретного ключа. При этом с помощью открытого ключа  можно проверить, что данные были действительно сгенерированы с  помощью этого секретного ключа. Алгоритм генерации цифровой подписи  должен обеспечивать, чтобы было невозможно без секретного ключа создать  подпись, которая при проверке окажется правильной. Цифровые подписи используются для того, чтобы подтвердить, что  сообщение пришло действительно  от данного отправителя(в предположении, что лишь отправитель обладает секретным ключом, соответствующим его открытому ключу). Также подписи используются для проставления штампа времени (timestamp) на документах: сторона, которой мы доверяем, подписывает документ со штампом времени с помощью своего секретного ключа и, таким образом, подтверждает, что документ уже существовал в момент, объявленный в штампе времени.

    Цифровые  подписи также можно использовать для удостоверения (сертификации −  to certify) того, что документ принадлежит определенному лицу. Это делается так: открытый ключ и информация о том, кому он принадлежит подписываются стороной, которой доверяем. При этом доверять подписывающей стороне мы можем на основании того, что ее ключ был подписан третьей стороной. Таким образом, возникает иерархия доверия. Очевидно, что некоторый ключ должен быть корнем иерархии (то есть ему мы доверяем не потому, что он кем-то подписан, а потому, что мы верим a-priori, что ему можно доверять). В централизованной инфраструктуре ключей имеется очень небольшое количество корневых ключей сети (например, облеченные полномочиями государственные агенства; их также называют сертификационными агентствами). В распределенной инфраструктуре нет необходимости иметь универсальные для всех корневые ключи, и каждая из сторон может доверять своему набору корневых ключей (скажем своему собственному ключу и ключам, ею подписанным). Эта концепция носит название сети доверия (web of trust) и реализована, например, в PGP.

Цифровая  подпись документа обычно создается  так: из документа генерируется так  называемый дайджест (message digest) и к нему добавляется информация о том, кто подписывает документ, штамп времени и прочее. Получившаяся строка далее зашифровывается секретным ключом подписывающего с использованием того или иного алгоритма. Получившийся зашифрованный набор бит и представляет собой подпись. К подписи обычно прикладывается открытый ключ подписывающего. Получатель сначала решает для себя доверяет ли он тому, что открытый ключ принадлежит именно тому, кому должен принадлежать (с помощью сети доверия или априорного знания), и затем дешифрует подпись с помощью открытого ключа. Если подпись нормально дешифровалась, и ее содержимое соответствует документу (дайджест и др.), то сообщение считается подтвержденным.

    Свободно  доступны несколько методов создания и проверки цифровых подписей. Наиболее известным является алгоритм RSA.

 

2. Криптографические хэш-функции

    Криптографические хэш-функции используются обычно для  генерации дайджеста сообщения  при создании цифровой подписи. Хэш-функции  отображают сообщение в имеющее  фиксированный размер хэш-значение (hash value) таким образом, что все множество возможных сообщений распределяется равномерно по множеству хэш-значений. При этом криптографическая хэш-функция делает это таким образом, что практически невозможно подогнать документ к заданному хэш-значению.

    Криптографические хэш-функции обычно производят значения длиной в 128 и более бит. Это число  значительно больше, чем количество собщений, которые когда-либо будут существовать в мире.

    Много хороших криптографических хэш-функций  доступно бесплатно. Широко известные  включают MD5 и SHA.

 

3. Криптографические генераторы случайных  чисел

    Криптографические генераторы случайных чисел производят случайные числа, которые используются в криптографических приложениях, например - для генерации ключей. Обычные генераторы случайных чисел, имеющиеся во многих языках программирования и программных средах, не подходят для нужд криптографии (они создавались  с целью получить статистически  случайное распределение, криптоаналитики могут предсказать поведение таких случайных генераторов).

    В идеале случайные числа должны основываться на настоящем физическом источнике  случайной информации, которую невозможно предсказать. Примеры таких источников включают шумящие полупроводниковые  приборы, младшие биты оцифрованного  звука, интервалы между прерываниями устройств или нажатиями клавиш. Полученный от физического источника  шум затем "дистиллируется" криптографической  хэш-функцией так, чтобы каждый бит  зависел от каждого бита. Достаточно часто для хранения случайной  информации используется довольно большой  пул (несколько тысяч бит) и каждый бит пула делается зависимым от каждого  бита шумовой информаци и каждого другого бита пула криптографически надежным (strong) способом.

    Когда нет настоящего физического источника  шума, приходится пользоваться псевдослучайными числами. Такая ситуация нежелательна, но часто возникает на компьютерах  общего назначения. Всегда желательно получить некий шум окружения  − скажем от величины задержек в  устройствах, цифры статистики использования  ресурсов, сетевой статистики, прерываний от клавиатуры или чего-то иного. Задачей является получить данные, непредсказуемые для внешнего наблюдателя. Для достижения этого случайный пул должен содержать как минимум 128 бит настоящей энтропии.

    Криптографические генераторы псевдослучайных чисел  обычно используют большой пул (seed-значение), содержащий случайную информацию. Биты генерируется путем выборки из пула с возможным прогоном через криптографическую  хэш-функцию, чтобы спрятать содержимое пула от внешнего наблюдателя. Когда  требуется новая порция бит, пул  перемешивается путем шифровки со случайным  ключом (его можно взять из неиспользованной пока части пула) так, чтобы каждый бит пула зависел от каждого другого  бита. Новый шум окружения должен добавляться к пулу перед перемешиваниям, дабы сделать предсказание новых значений пула еще более сложным.

    Несмотря  на то, что при аккуратном проектировании криптографически надежный генератор случайных чисел реализовать не так уж и трудно, этот вопрос часто упускают из вида. Таким образом, следует подчеркнуть важность криптографического генератора случайных чисел − если он сделан плохо, он может легко стать самым уязвимым элементом системы.

 

5. Исполняемый файл для выполнения задачи шифрования
1. Текст файла

 

   Для выполнения задачи по созданию шифрованной  файловой системы пользователю необходимо выполнить целый ряд команд Shell. Но конечный пользователь не всегда владеет необходимыми знаниями команд, а также самостоятельное создание шифрованной файловой системы может оказаться достаточно трудной задачей для него. Потому в моей работе было принято решение создания командных файлов для выполнения необходимых задач.

   Взаимодействие  с командным интерпретатором  Shell осуществляется с помощью командной строки. Однако, Shell является также и языком программирования, который применяется для написания командных файлов (shell - файлов). Командные файлы также называются скриптами и сценариями. Shell - файл содержит одну или несколько выполняемых команд (процедур), а имя файла в этом случае используется как имя команды.

   Текст файла dtcrypt.sh для создания шифрованной файловой системы:

   #!/bin/sh

   echo -n "Please write down user name : "

   read user

   echo -n "Please write down file name : "

   read fileName

   touch /home/$user/$fileName

   shred -n1 -s100M /home/$user/$fileName

   modprobe dm-crypt

   modprobe aes

   losetup /dev/loop0 /home/$user/$fileName

   echo -n "Please write down crypt disk name : "

   read diskName

   cryptsetup -c aes -y create $diskName /dev/loop0

   mkreiserfs /dev/mapper/$diskName

   mkdir /mnt/crdisk

   mount /dev/mapper/$diskName /mnt/crdisk

   echo -n "Crypt disk is created and mounted. Mounting point : /mnt/crdisk.

            For mounting and unmounting this disk use dtm.sh and dtum.sh" 

   Текст файла dtm.sh для монтирования шифрованного раздела:

   #!/bin/sh

   echo -n "Please write down user name : "

   read user

   echo -n "Please write down file name : "

   read fileName

   echo -n "Please write down crypt disk name : "

   read diskName

   losetup /dev/loop0 /home/$user/$fileName

   cryptsetup create $diskName /dev/loop0

   mount /dev/mapper/$diskName /mnt/crdisk

   echo -n "Crypt disk is mounted. For unmounting use dtum.sh" 

   Текст файла dtum.sh для размонтирования шифрованного раздела:

   #!/bin/sh

   echo -n "Please write down crypt disk name : "

   read diskName

   umount /dev/mapper/$diskName /mnt/crdisk

   cryptsetup remove $diskName

   losetup -d /dev/loop0

   echo -n "Crypt disk is unmounted. For mounting use dtm.sh" 

   Таким образом, конечному пользователю, для  того чтобы создать шифрованный  раздел необходимо будет выполнить  только одну команду dtcrypt и ответить на несколько вопросов в процессе выполнения командного файла. Аналогично для монтирования уже существующего шифрованного раздела используется команда dtm, а для размонтирования этого раздела команда dtum.

 

2. Описание  работы исполняемого файла

    Переменные, используемые при описании работы файлов:

    $user – имя пользователя, для которого создается шифрованная директория

    $fileName – имя файла, в котором будет храниться зашифрованные данные

    $diskName – имя создаваемого шифрованного диска

    Шаг 1. Создаем сам файл, на котором будет храниться шифрованная файловая система   touch /home/$user/$fileName

    Шаг 2. Заполняем его случайными данными, чтобы сложнее было дешифровать shred -n1 -s100M /home/$user/$fileName в данном случаи мы указали размер в 500Мб.

    Шаг 3. Подгружаем нужные модули: modprobe dm-crypt modprobe aes (aes - быстрый алгоритм шифрования, можно было использовать blowfish, des)