% Лекция 1 (05.09.22)
\section*{Введение}
\addcontentsline{toc}{section}{Введение}

Согласно Федеральному закону Российской Федерации от 27 июля 2006 г. №149-ФЗ
<<Об информации, информационных технологиях и о защите информации>> под
\emph{информацией} понимаются сведения (сообщения, данные) независимо от формы
их представления.

Информацию накапливают, перерабатывают, хранят и передают.

Вопросы защиты информации направлены на обеспечение только двух последних этапов
её существования, а именно надёжности хранения и передачи.

На этих этапах информация может быть подвержена следующим негативным
воздействиям:
\begin{enumerate}
  \item
    Утечка информации (хищение, несанкционированное тиражирование,
    несанкционированное ознакомление);
  \item Искажение (модификация) информации;
  \item
    Утрата информации (уничтожение или такое разрушение, когда она становится
    недоступной для прочтения; характерна тем, что нет другого способа её
    восстановить, кроме как заново создать или накопить).
\end{enumerate}

Все эти три вида угроз для информации реализуются либо случайно, либо преднамеренно.

Можно выделить следующие причины этих угроз:
\begin{enumerate}
  \item
    Природные причины, исходящие от воздействия внешней среды (стихийные
    бедствия, магнитные бури, радиоактивное излучение и осадки).

    Обычно приводят к утрате информации, могут наносить ущерб как на линии
    передач, так и в базе хранения.

    Основные средства противодействия: правильный выбор места и метода хранения
    информации, соблюдение правил общей безопасности;
  \item
    Технические причины, вызванные недолговечностью, ненадёжностью только самой
    техники, без специального воздействия человека могут привести к утрате
    информации;
  \item
    Причины, создаваемые людьми (по вине человека). Может носить преднамеренный
    или случайный характер.
\end{enumerate}

Человеческая халатность или целенаправленная деятельность создают все три типа
угроз.

Можно выделить следующие три основных метода защиты информации от угроз,
исходящих от человека:
\begin{enumerate}
  \item
    Административные меры (организационно-режимные, обеспечивающие разграничение
    доступа; юридические, связанные с законодательным выражением санкций для
    нарушителей; морально-этические или меры побудительного характера);
  \item
    Физические меры (связаны с различными техническими устройствами (сейфами,
    замками, сигнализацией), которые создают препятствия для физического
    несанкционированного проникновения);
  \item
    Аппаратно-программные меры (связаны с реализацией различных аппаратных
    устройств или алгоритмов, препятствующих прочтению полученной информации,
    либо доступу к информации внутри информационной системы).
\end{enumerate}

Эти меры выражены соответственно либо в разработке методов шифрования
информации, либо в создании программного разграничения доступа (парольные
системы).

\emph{Криптология} --- наука о передаче информации в виде, защищённом от
несанкционированного доступа.

\section{Криптография, простейшие шифры}

\subsection{Основные понятия}

\emph{Линия связи}:
\begin{figure}[H]
  \centering
  \includegraphics[width=0.8\textwidth]{lecture1/comm-line}
\end{figure}

\begin{enumerate}
  \item источник сообщения,
  \item кодер,
  \item передатчик,
  \item канал связи,
  \item приёмник,
  \item декодер
  \item получатель сообщения.
\end{enumerate}

Для защиты от несанкционированного доступа используются три основных метода:
\begin{enumerate}
  \item
    Физические методы --- это механические, электромагнитные или электронные
    устройства, создающие помехи для проникновения к связи;
  \item
    Стеганография (<<стегано>> --- спрятанный). Подлинное сообщение встраивается
    в некоторый более обширный текст (контейнер) в качестве её части. Получатель
    знает, каким способом эта информация туда помещена;
  \item
    Криптография (от греческого \emph{тайнопись}) --- это совокупность идей
    и методов, связанных с преобразованием информации с целью её защиты от
    непредусмотренных пользователей.
\end{enumerate}

Информация считается представленной в виде некоторого текста (сообщения).
Это --- \emph{открытый текст}. Способ его преобразования в защищённую форму
называется \emph{шифром}, процесс применения шифра --- \emph{шифрованием},
полученный в результате шифрования изменённый текст --- \emph{криптограммой}.
Перевод криптограммы в исходный открытый текста производится в ходе
\emph{дешифрования}/\emph{расшифрования}. Взаимно обратные действия шифрования
и расшифрования осуществляются с помощью некоторой дополнительной информации,
называемой \emph{ключом}.

Именно в ключе спрятан секрет шифра. Без знания ключа чтение криптограммы должно
быть значительно затруднено или практически невозможно в пределах разумного
интервала времени.

Общая схема линии связи с криптографической защитой информации выглядит
следующим образом:
\begin{enumerate} \setcounter{enumi}{7}
  \item Шифратор --- переводит открытый текст в криптограмму;
  \item Дешифратор;
  \item Секретный защищённый канал для передачи секретного ключа.
\end{enumerate}

\begin{figure}[H]
  \centering
  \includegraphics[width=0.7\textwidth]{lecture1/comm-line2}
\end{figure}

\emph{Кодовая книга} --- это своего рода словарь, в котором содержится список
часто применяемых в секретной переписке слов, целых фраз, цифровых групп и т.п.
с указанием для каждого фрагмента того набора символов, которым он будет заменён
при шифровании. Кодовая книга и является ключом шифра. Передача ключей и их
хранение --- самое уязвимое место в практической криптографии.

Криптологию, науку о криптосистемах, можно подразделить на две дисциплины:
\begin{itemize}
  \item \emph{криптография} занимается разработкой криптосистем,
  \item \emph{криптоанализ} изучает способы взлома криптосистем.
\end{itemize}

Основной принцип криптоанализа сформулировал один из его основоположников
бельгийский криптолог Огюст Керкхофс (1835--1903) в 1883 году в книге
<<Военная криптография>>: <<При оценке надёжности шифра следует допустить, что
противнику известно о нём всё, кроме ключа>>.

Современная криптография является областью знаний, связанной с решением таких
проблем безопасности информации, как
\begin{itemize}
  \item конфиденциальность,
  \item целостность,
  \item аутентификация,
  \item невозможность отказа сторон от авторства.
\end{itemize}

Достижение этих требований безопасности информационного взаимодействия и
составляет основные цели криптографии.

Обеспечение \emph{конфиденциальности} --- решение проблемы защиты информации от
ознакомления с её содержанием со стороны лиц, не имеющих права доступа к ней.
В зависимости от контекста вместо термина <<конфиденциальная>> могут выступать
термины <<секретная>>, <<частная>> или <<ограниченного доступа>> информация.

Обеспечение \emph{целостности} --- гарантирование невозможности
несанкционированного изменения информации. Для гарантии целостности необходим
простой и надёжный критерий обнаружения любых манипуляций с данными. Манипуляция
с данными включает вставку, удаление и замену.

Обеспечение \emph{аутентификации} --- разработка методов подтверждения
подлинности сторон и самой информации в процессе информационного взаимодействия.
Информация, передаваемая по каналу связи, должна быть аутентифицирована по
источнику, времени создания, содержанию данных, времени пересылки и т.д.

Обеспечение \emph{невозможности отказа от авторства} --- предотвращение
возможности отказа субъектов от некоторых их совершённых им действий. Основным
механизмом решения этой проблемы является так называемая \emph{цифровая
подпись}.
