Kriptografik protokol

Криптографик протокол — алоқа қилувчи икки ёки ундан ортиқ томон ўртасида ма’лумотларни ҳимояланган алмашиш учун мўлжалланган қоидалар, хабарлар кетма-кетлиги ва криптографик амаллар мажмуи.

Криптографик протокол ма’лумотларни шифрлаш, хабар яхлитлигини текшириш, мулоқот томонларини аутентификация қилиш, умумий махфий калитларни ҳосил қилиш ҳамда қайта юбориш ҳужумларига қарши ҳимоя каби вазифаларни бажариши мумкин.

НИСТ та’рифига кўра, протокол алоқа қилувчи томонлар ўртасида узатиладиган ма’лумотларнинг тузилиши ва хабарлар тартибини белгиловчи қоидалар тўпламидир. Хавфсизлик протоколи эса хавфсизликка оид функсияларни бажарувчи мавҳум ёки амалий протокол ҳисобланади.

Тавсифи

Криптографик протокол алоҳида криптографик алгоритмдан фарқ қилади. Алгоритм, масалан, шифрлаш, хешлаш ёки рақамли имзо яратиш функсиясини бажаради. Протокол эса бир ёки бир нечта алгоритмни қайси тартибда, қайси калитлар билан ва қайси турдаги хабарлар орқали қўллашни белгилайди.

Масалан, симметрик шифрлаш алгоритми ма’лумотни шифрлаши мумкин. Бироқ хавфсиз алоқа учун томонлар қандай қилиб умумий калитга эга бўлиши, ким билан мулоқот қилинаётгани қандай текширилиши, хабар қайта юборилганини аниқлаш ва сессия тугагандан сўнг калитларни қандай алмаштириш масалалари криптографик протокол доирасида ҳал қилинади.

Криптография махфий ма’лумотлардан рухсациз фойдаланишнинг олдини олиш ва ма’лумотни текшириш имконини берувчи алгоритмлар, протоколлар ҳамда методологияларни ўз ичига олади.

Асосий мақсадлари

Криптографик протоколнинг вазифалари унинг қўлланилиш соҳасига боғлиқ. Бироқ кўплаб протоколларда қуйидаги мақсадлар учрайди:

Махфийлик — ма’лумот мазмунини рухсациз шахслар ўқий олмаслигини та’минлаш. Яхлитлик — хабар узатилиш жараёнида ўзгартирилмаганини текшириш. Аутентификация — мулоқот қилаётган томоннинг шахсини ёки тизимга тегишлилигини текшириш. Калитларни келишиш — томонлар ўртасида умумий махфий калит ҳосил қилиш. Қайта юборишдан ҳимоя — олдин юборилган хабарни такроран юбориш орқали амалга ошириладиган ҳужумларни аниқлаш. Олдинга йўналтирилган махфийлик — келажакда узоқ муддатли калитлар ошкор бўлган тақдирда аввалги сессиялар ма’лумотларини ҳимоялаш. Калитларни янгилаш — узоқ давом этадиган сессияларда янги калитлардан фойдаланишга ўтиш.

Аутентификацияланган шифрлаш механизмлари ма’лумотнинг махфийлиги ва яхлитлигини биргаликда та’минлаш учун ишлатилади. АЭАД деб аталадиган бундай механизмлар шифрланган ма’лумот билан бирга қўшимча боғланган ма’лумотларнинг яхлитлигини ҳам текшириши мумкин.

Таркибий қисмлари

Криптографик протокол одатда бир нечта таркибий қисмдан иборат бўлади.

Иштирокчилар

Протоколда икки ёки ундан ортиқ алоқа томони қатнашади. Улар фойдаланувчилар, серверлар, дастурий мижозлар, қурилмалар ёки бошқа ахборот тизимлари бўлиши мумкин.

Ба’зи протоколларда иштирокчилар бевосита мулоқот қилади. Бошқа ҳолатларда эса улар хабарларни етказиб берувчи сервер, сертификат маркази ёки идентификация хизмати орқали алоқа ўрнатади.

Хабарлар ва ҳолатлар

Криптографик протокол иштирокчилар орасида узатиладиган хабарларнинг форматини ва кетма-кетлигини белгилайди.

Хабар таркибида қуйидаги ма’лумотлар бўлиши мумкин:

протокол версияси; иштирокчи ёки сессия идентификатори; очиқ калит; рақамли имзо; шифрланган ма’лумот; хабар тартиб рақами; вақт белгиси; тасодифий қиймат; аутентификация коди.

Кўплаб протоколлар сессия ҳолатини юритади. Сессия ҳолати қайси калитлардан фойдаланилаётгани, хабарларнинг қайси босқичда экани ва олдинги амаллар натижасини сақлаши мумкин.

Криптографик калитлар

Криптографик калит — шифрлаш, дешифрлаш, рақамли имзо яратиш ёки имзони текшириш каби амалларни бошқарувчи қийматдир.

Протоколда қуйидаги калитлар ишлатилиши мумкин:

симметрик шифрлаш калити; очиқ ва ёпиқ калит жуфти; сессия калити; идентификация калити; рақамли имзо калити; калитларни ҳосил қилиш учун ишлатиладиган бошланғич махфий қиймат.

Сессия калити одатда ма’лум бир мулоқот даври учун яратилади. Узоқ муддатли калитлар эса фойдаланувчи ёки тизимни аниқлаш учун ишлатилиши мумкин.

Тасодифий қийматлар

Кўплаб протоколларда тасодифий ёки олдиндан башорат қилиб бўлмайдиган қийматлардан фойдаланилади. Бундай қийматлар хабарларнинг такрорланишини аниқлаш, янги сессияларни фарқлаш ва калитлар ҳосил қилиш учун ишлатилади.

Тасодифий қийматлар нотўғри яратилса ёки қайта ишлатилса, протоколнинг хавфсизлиги камайиши мумкин.

Криптографик механизмлар

Криптографик протоколлар турли механизмларни бирлаштириши мумкин.

Симметрик шифрлаш

Симметрик шифрлашда ма’лумотни шифрлаш ва очиш учун бир хил махфий калит ёки ўзаро боғланган калитлардан фойдаланилади.

Бундай шифрлаш усули одатда катта ҳажмдаги ма’лумотларни тез қайта ишлаш учун қўлланилади. Сессия ташкил этилгандан сўнг асосий ма’лумот алмашинуви кўпинча симметрик шифрлаш орқали амалга оширилади.

Очиқ калитли криптография

Очиқ калитли криптографияда очиқ ва ёпиқ калитлардан фойдаланилади. Очиқ калит бошқа томонларга берилиши мумкин, ёпиқ калит эса унинг эгаси томонидан махфий сақланади.

Ушбу ёндашув рақамли имзо яратиш, калитларни келишиш ва айрим ҳолатларда ма’лумотни шифрлаш учун ишлатилади.

Хеш функсиялари

Хеш функсияси ма’лумотдан белгиланган узунликдаги қиймат ҳосил қилади. Хеш қиймати ма’лумот яхлитлигини текшириш, рақамли имзо яратиш ва калит ҳосил қилиш жараёнларида ишлатилиши мумкин.

Хабарни аутентификация қилиш коди

Хабарни аутентификация қилиш коди махфий калит ёрдамида ҳисобланадиган қийматдир. У хабар мазмуни ўзгартирилмаганини ва хабар калитга эга бўлган томон томонидан яратилганини текшириш учун ишлатилади.

Калитларни келишиш

Калитларни келишиш протоколлари икки ёки ундан ортиқ томонга умумий махфий калит ҳосил қилиш имконини беради.

Диффиэ–Ҳеллман калит алмашинуви ушбу турдаги ёндашувларнинг энг машҳур намуналаридан биридир. НИСТ СП 800-56А тавсиясида чекли майдонлар ва эллиптик эгри чизиқлар асосидаги бир нечта Диффиэ–Ҳеллман ҳамда МҚВ калитларни келишиш схемалари тавсифланган.

Ишлаш босқичлари

Криптографик протоколларнинг аниқ тузилиши турлича бўлса-да, кўплаб протоколларда қуйидаги босқичлар учрайди.

Бошланғич тайёргарлик

Ушбу босқичда томонлар протокол версиясини, қўлланиладиган алгоритмларни ва криптографик параметрларни танлаши мумкин.

Ба’зи тизимларда фойдаланувчи ёки сервер олдиндан сертификат, очиқ калит, идентификация ма’лумоти ёки бошқа ишонч ма’лумотларини олади.

Аутентификация

Аутентификация босқичида томонлар бир-бирининг шахсини ёки тизимга тегишлилигини текширади.

Бу рақамли сертификат, парол, рақамли имзо, олдиндан улашилган калит ёки бошқа механизмлар орқали амалга оширилиши мумкин.

Калитларни ҳосил қилиш

Томонлар умумий махфий калитни ҳосил қилади ёки узатади. Кейинчалик ушбу калит сессия калитларини ҳосил қилиш учун ишлатилиши мумкин.

Ҳимояланган ма’лумот алмашинуви

Сессия калитлари тайёр бўлгач, томонлар ма’лумотларни шифрланган ва аутентификацияланган шаклда узатади.

Хабарлар таркибида тартиб рақами, вақт белгиси ёки бошқа ҳимоя ма’лумотлари бўлиши мумкин. Бу қайта юбориш ҳужумларини аниқлашга ёрдам беради.

Сессияни янгилаш ёки тугатиш

Узоқ давом этадиган алоқаларда калитлар янгиланиши мумкин. Сессия якунлангач, вақтинчалик калитлар ва махфий ма’лумотлар хавфсиз тарзда ўчирилиши лозим.

Турлари

Криптографик протоколлар вазифасига қараб бир нечта гуруҳларга бўлинади.

Транспорт қатлами протоколлари

Транспорт қатлами хавфсизлиги протоколлари тармоқ орқали узатиладиган ма’лумотларни ҳимоялаш учун ишлатилади.

ТЛС протоколи мижоз ва сервер иловаларига интернет орқали ма’лумотларни ҳимояланган тарзда алмашиш имконини беради. ТЛС 1.3 версияси РФC 8446 ҳужжатида тавсифланган.

Калитларни келишиш протоколлари

Калитларни келишиш протоколлари умумий махфий калит ҳосил қилиш учун ишлатилади.

Бундай протоколларга қуйидагилар киради:

Диффиэ–Ҳеллман калит алмашинуви; Х3ДҲ; ПҚХДҲ; эллиптик эгри чизиқли Диффиэ–Ҳеллман асосидаги протоколлар.

Ҳимояланган хабар алмашиш протоколлари

Ҳимояланган хабар алмашиш протоколлари фойдаланувчилар ўртасидаги хабарларни учдан учгача шифрлаш, сессия калитларини янгилаш ва қурилмалар бўйича мулоқотни бошқариш учун қўлланилади.

Сигнал протоколи дастлабки сессия калитини ҳосил қилиш, хабар калитларини янгилаш ва асинхрон хабар алмашиш учун мўлжалланган бир нечта механизмларни ўз ичига олади.

Аутентификация протоколлари

Аутентификация протоколлари фойдаланувчи, қурилма ёки сервернинг ҳақиқийлигини текшириш учун ишлатилади.

Улар парол, сертификат, рақамли имзо, бир марталик парол ёки бошқа идентификация ма’лумотларига асосланиши мумкин.

Гуруҳли алоқа протоколлари

Гуруҳли алоқа протоколлари бир нечта иштирокчи ўртасида ҳимояланган ма’лумот алмашиш учун мўлжалланган.

Бундай протоколларда гуруҳ а’золарини қўшиш ва чиқариш, гуруҳ калитларини янгилаш, хабарларни тасдиқлаш ҳамда гуруҳ ҳолатини синхронлаштириш масалалари юзага келади.

Хавфсизлик хусусиятлари

Махфийлик

Махфийлик ма’лумот мазмунини фақат рухсат этилган томонлар ўқий олишини англатади.

Бу хусусият шифрлаш алгоритмлари ва махфий калитларни ишончли бошқариш орқали та’минланади.

Яхлитлик

Яхлитлик хабар узатилиш жараёнида ўзгартирилмаганини текшириш имкониятини беради.

Хеш функсиялари, хабарни аутентификация қилиш коди ва рақамли имзолар ушбу мақсадда ишлатилиши мумкин.

Аутентификация

Аутентификация мулоқот қилаётган томоннинг ҳақиқийлигини текширишга ёрдам беради.

Бу ҳимоя ўртадаги воситачи ҳужуми хавфини камайтириши мумкин. Бироқ бу хусусиятнинг самарадорлиги фойдаланувчи идентификация ма’лумотларини қандай текшириши ва ишонч занжири қандай бошқарилишига боғлиқ.

Қайта юборишдан ҳимоя

Қайта юбориш ҳужуми олдин юборилган хабар ёки аутентификация ма’лумотини такроран юборишга асосланади.

Бундай ҳужумларга қарши хабар тартиб рақами, вақт белгиси, тасодифий қиймат ёки сессия идентификатори ишлатилиши мумкин.

Олдинга йўналтирилган махфийлик

Олдинга йўналтирилган махфийлик узоқ муддатли калит кейинчалик ошкор бўлган ҳолатда аввалги сессиялар ма’лумотларини ҳимоялашга қаратилган хусусиятдир.

Бу одатда вақтинчалик калитлар, янги Диффиэ–Ҳеллман ҳисоблашлари ва сессия калитларини мунтазам янгилаш орқали та’минланади.

Таҳдидлар ва чекловлар

Криптографик протоколнинг хавфсизлиги фақат математик алгоритмларга эмас, балки унинг амалга оширилиши ва фойдаланиш шароитига ҳам боғлиқ.

Қуйидаги ҳолатлар протокол ҳимоясига салбий та’сир қилиши мумкин:

ёпиқ калитларнинг ошкор бўлиши; заиф ёки қайта ишлатилган пароллар; тасодифий сонлар генераторининг паст сифати; эскирган ёки заиф алгоритмлардан фойдаланиш; сертификатларни нотўғри текшириш; хабар тартиб рақамларини нотўғри юритиш; қайта юбориш ҳужумлари; дастурий та’минотдаги хатолар; фойдаланувчи қурилмасининг зарарланиши; хизмат кўрсатишни рад этиш ҳужумлари.

Криптографик протокол хабар мазмунини ҳимоя қилиши мумкин, бироқ у барча метадата ма’лумотларини автоматик тарзда яширмайди. Масалан, тармоқ манзили, хабар юборилган вақт ёки алоқанинг мавжудлиги ҳақидаги айрим ма’лумотлар қўшимча ҳимоя воситаларини талаб қилиши мумкин.

Стандартлаштириш ва текшириш

Кўплаб криптографик протоколлар халқаро стандартлаштириш ташкилотлари, илмий ҳамжамият ва технологик ташкилотлар томонидан ишлаб чиқилади ёки тавсифланади.

ИЭТФ интернет протоколлари учун РФC ҳужжатларини э’лон қилади. НИСТ эса криптографик стандартлар, тавсиялар ва қўлланмаларни нашр этади.

Криптографик протокол ишлаб чиқилганда ёки жорий этилганда қуйидаги йўналишлар муҳим ҳисобланади:

алгоритмларнинг замонавий хавфсизлик талабларига мослиги; калит узунлиги ва криптографик параметрларнинг танланиши; протоколнинг формал таҳлили; мустақил хавфсизлик аудити; дастурий амалга оширишни текшириш; хатолар юзага келганда хавфсиз ишлаш; калитларни янгилаш ва бекор қилиш тартиби.

Қўлланилиши

Криптографик протоколлар турли соҳаларда қўлланилади:

веб-сайтлар ва веб-хизматлар; электрон почта; виртуал хусусий тармоқлар; мобил ва иш столи дастурлари; электрон тўлов тизимлари; давлат ва корпоратив ахборот тизимлари; булутли хизматлар; ҳимояланган хабар алмашиш тизимлари; электрон имзо тизимлари; саноат ва муҳим ахборот инфратузилмаси тармоқлари.

Шунингдек қаранг

Криптография Симметрик шифрлаш Очиқ калитли криптография Рақамли имзо Хеш функсияси Калитларни келишиш протоколи Диффиэ–Ҳеллман калит алмашинуви ТЛС Сигнал протоколи Учдан учгача шифрлаш Ахборот хавфсизлиги

Ташқи ҳаволалар

НИСТ Cомпутер Сеcуритй Ресоурcе Cентер луғати НИСТ криптографик стандартлари ва қўлланмалари РФC Эдитор Интернет Энгинеэринг Таск Форcе

Туркум Туркум протоколлар Туркум хавфсизлиги Туркум протоколлари