Faktorlashtirish muammosining murakkabligiga asoslangan elektron
raqamli imzo algoritmlari
RSA ochiq kalitli shifrlash algoritmi asosidagi elektron raqamli imzo
Tizimning har bir
i
- foydalanuvchisi
i
i
d
e ,
- kalitlar juftligini yaratadi. Buning
uchun etarli katta bo‘lgan
p
va
q
-tub sonlari olinib (bu sonlar maxfiy tutiladi),
pq
n
-soni va Eyler funksiyasining qiymati
n
=
1
1
q
p
hisoblanadi (bu
son ham maxfiy tutiladi). So‘ngra
1
,
n
e
i
shartni qanoatlantiruvchi, ya’ni
n
- soni bilan o‘zaro tub bo‘lgan
i
e
-son bo‘yicha
i
d
-soni ushbu
n
d
e
i
i
mod
1
formula orqali hisoblanadi. Bu (
i
e
;
i
d
) –juftlikda
i
e
- ochiq kalit va
i
d
- maxfiy
(shaxsiy) kalit deb e’lon qilinadi.
SHundan so‘ng
i
-foydalanuvchidan
j
-foydalanuvchiga shifrlangan ma’lumotni
imzolagan holda jo‘natishi quyidagicha amalga oshiriladi:
1. SHifrlash qoidasi:
C
n
M
j
e
mod
, bu erda
M
-ochiq ma’lumot, S – shifrlangan
ma’lumot;
2. Deshifrlash qoidasi:
M
n
M
n
C
j
j
j
d
e
d
mod
mod
;
3. ERIni hisoblash:
i
d
P
n
M
H
i
mod
,
bu erda
i
-foydalanuvchining
i
P
-imzosi
М
-ma’lumotning
M
H
- xesh funksiya
qiymati bo‘yicha hisoblangan;
4. ERIni tekshirish:
n
M
H
n
P
i
i
i
d
e
e
i
mod
mod
M
H
, agar
M
H
1
M
H
bo‘lsa
(bu erda
1
M
-deshifrlangan ma’lumot), u holda elektron hujjat haqiqiy, aks holda
haqiqiy emas, chunki xesh funksiya xossasiga ko‘ra
1
M
M
bo‘lsa, ularning xesh
qiymatlari ham teng bo‘ladi.
5. Ma’lumotni maxfiy uzatish protokoli:
n
M
H
M
j
i
e
d
mod
C
n
P
M
j
e
i
mod
;
6. Maxfiy uzatilgan ma’lumotni qabul qilish protokoli:
n
C
j
d
mod
n
P
M
j
j
d
e
i
mod
i
P
M
, umuman qaraganda dastlabki ma’lumot
o‘zgartirilgan bo‘lishi mumkin, shuning uchun
n
C
j
d
mod
i
P
M
1
bo‘lib,
natijada xesh qiymat imzo bo‘yicha ushbu ifoda
n
M
H
n
P
i
i
i
d
e
e
i
mod
mod
M
H
bilan hisoblanadi va qabul qilib olingan ma’lumotning xesh qiymati
1
M
H
bo‘lsa, u holda
M
H
1
M
H
bo‘lganda elektron hujjat haqiqiy, aksincha bo‘lsa,
soxta hisoblanadi[11, 15].
ESIGN raqamli imzo algoritmi
ESIGN – YAponiya (NTT, Japan) olimlari tomonidan ishlab chiqilgan ERI
algoritmidir. Bu algoritm bardoshliligi RSA algoritmi kabi faktorlashtirish
muammosining murakkabligi bilan belgilanadi.
ESIGN algoritmida maxfiy kalit sifatida katta tub p va q sonlar juftligi xizmat
qiladi va ular bo‘yicha n = p
2
*q ifoda bilan aniqlanadi. Oshkora kalit bo‘lib (n, k)
juftligi xizmat qiladi. Bu erda k – xavfsizlik parametridir.
ESIGN algoritmi bo‘yicha ERI shakllantirish va uni uzatish quyidagi qadamlar
ketma-ketligini o‘z ichiga oladi[21]:
1) M axborot uchun xesh-funksiya hisoblanadi:
m = H(M); m ning qiymati 0 dan n-1 oraliqda joylashgan;
2) p*q dan kichik bo‘lgan tasodifiy x son generatsiyalanadi;
3) juda kichik bo‘lgan butun son w hisoblanadi:
w
((m - x
k
) (mod n))/p*q;
4) maxfiy kalitdan foydalanib m uchun ERI S shakllantiriladi:
S
x+((w/kx
k-1
(mod p))p*q;
5) axborot M va ERI S aloqa kanalidan uzatiladi.
Qabul qiluvchi tomon olingan axborot M va ERI S dan foydalanib quyidagi
qadamlar ketma-ketligini amalga oshiradi:
1) M axborot uchun xesh-funksiya m = H(M) hisoblanadi:
2) oshkora kalit (n, k) dan foydalanib S uchun S
k
(mod n) hisoblanadi;
3) n bitlar sonining ikkilanganini 3 ga bo‘lganiga teng yoki katta bo‘lgan,
butundan ancha kichik a soni va 2
a
hisoblanadi;
4) m va m+2
a
bilan s
k
(mod n) taqqoslanadi:
m = = s
k
(mod n);
m+2
a
= = s
k
(mod n).
Agar s
k
(mod n) m ga teng yoki undan katta bo‘lsa va s
k
(mod n) m+2
a
dan
kichik bo‘lsa, ERI haqiqiy, aks holda haqiqiy emas deb topiladi. Bu algoritmda x
va k bilan bog‘liq hisoblashlarni oldindan bajarib qo‘yish imkoniyati mavjudligi
ERI shakllantirish jarayonini tezlashtirishga imkoniyat yaratadi.
Bu algoritmda RSA bilan bir xil o‘lchamdagi kalit va imzolardan foydalanilsa,
undan ko‘ra ancha tezroq ishlaydi, xavfsizligi esa RSA bilan teng bo‘ladi.
ESIGNga AQSH, Kanada, Angliya va bir qancha davlatlarda patent olingan.
Elektron raqamli imzoning e-biznesdagi ahamiyati, O‘zbekistonda joriy
etilishi, istiqbollari va huquqiy asoslari.
Ushbu referatda Elektron Raqamli Imzo (ERI) ga tushuncha berilib, uning
qo‘llanilish sabablari ko‘rib chiqiladi. Texnologiyaning dolzarbligi, ERI ning
O‘zbekistonda joriy etilishi va qo‘llanilishini, huquqiy asoslar va amaldagi olib
borilayotgan tadbirlar, loyihalar bilan tanishtiradi.Oxirgi yillarda elektron tijorat
jahon bo‘ylab jadal rivojlanmoqda.Tabiiyki, bu jarayon moliya-kredit
tashkilotlari a’zoligida amalga oshiriladi.Savdoning bu turi ommalashib borar
ekan, shuni unutmaslik kerakki, “tanga” ning orqa tomoni ham mavjud.Xorijda
elektron tijorat keng rivojlangan mamlakatlarda Internet orqali sotib olinadigan
tovar yoki bitimning tannarxi 300 – 400 $ bilan chegaralanadi.Buning sababi
tarmoqda axborot xavfsizligi muommolari yetarlicha hal qilinmaganligi bilan
tushuntiriladi.BMT ning jinoyatchilikning oldini olish va u bilan kurashish
Qo‘mitasi baholashiga ko‘ra kompyuter jinoyatchiligi xalqaro muommo
darajasiga ko‘tarilgan. AQSH da bu jinoiy faoliyat daromadliligi bilan qurol va
narkotik savdosidan keyin uchinchi o‘rinni egallaydi. Xorijlik yetakchi
mutaxassislar fikriga ko‘ra elektron tijorat jarayonining rivojlanishi asosan
axborot xavfsizligi sohasidagi taraqqiyot bilan belgilanadi.Xo‘sh axborot
xafsizligi deganda nima tushuniladi? Axborot xavfsizligi – axborot egasi va
undan foydalanuvchining moddiy va ma’naviy zarar ko‘rishiga sabab bo‘luvchi
ma’lumotning yo‘qotilishini, buzilishini, ochilish imkoniyatini yo‘q qiluvchi,
tasodifiy va atayin uyushtirilgan ta’sirlarga axborotning bardoshliligidir. Axborot
xavfsizligiga erishishda bazis vazifalar – axborotni konfedensialligi, to‘liqligi,
unga erkin kirish yo‘li va huquqiy ahamiyatini ta’minlashdir.Huquqiy ahamiyatga
ega bo‘lgan elektron hujjat almashinuvi (EHA) bugungi kunda munozarali mavzu
darajasidan real hizmat turiga aylandi.Bu hizmatga talab fond bozorida elektron
savdoning rivojlanishi bilan kundan – kunga oshib bormoqda.
O‘zbekistonda internet biznes rivojlanish bosqichidagi istiqbolli, yangi tijorat
faoliyatidir. Bu yo‘nalishda biz ham birinchi qadamni tashladik va bizni ham
jiddiy axborot havfsizligi muommolari kutyapti. Tahlillarga ko‘ra O‘zbekistonda
elektron tijoratning shiddat bilan o‘sishi ERI ning on – line operatsiyalarda
rasmiy ravishda keng qo‘llanilishi bilan boshlanadi.Davlatimiz Ochiq kalitlar
infratuzilmasini (Public Key Infrastructure PKI) amaliyotga tatbiq etar ekan,
elektron hujjat almashinuvida kriptografik kalitlarni boshqarish masalasining
yechimini topishda xalqaro tajribaga ham tayanadi.Bu infratuzilma Х.509 ITU-T
xalqaro standarti tafsiyalarini qoniqtiruvchi raqamli sertifikatlardan foydalanishni
nazarda tutadi.Mazmun jihatdan raqamli sertifikatlar funksiyasiga ko‘ra oddiy
qog‘oz hujjatda imzoni tasdiqlovchi muhrning analogidir.
Hozirda ERI Internet orqali axborot almashishning qonuniy rasmiylashtirilgan
jarayoni hisoblanadi.Jumladan, 2003 yil 11 dekabrda 562-II-son Ozbekiston
Respublikasi “Elektron raqamli imzo to‘g‘risida” va 2004 yil 29 aprelda 611-II-
son “Elektron hujjat aylanishi to‘g‘risida” qonuni qabul qilindi. Qonundan
maqsad elektron raqamli imzodan foydalanish va elektron hujjat aylanishi
sohasidagi munosabatlarini tartibga solishdir. Qonunga ko‘ra elektron raqamli
imzodan foydalanish sohasini davlat tomonidan tartibga solishni O‘zbekiston
Respublikasi Vazirlar Mahkamasi va u vakolat bergan maxsus organ amalga
oshiradi. Bularga muhim komponent sifatida bir qator normativ hujjatlar, davlat
standartlari va O‘zbekiston Respublikasi Prezidenti va Vazirlar Mahkamasi
qarorlari qabul qilindi.2005 yil 8 iyulda O‘zbekiston aloqa va axborotlashtirish
agentligi ERI dan foydalanish sohasi bo‘yicha maxsus vakolatli organ deb e’lon
qilindi va 2006 yilning 15 martida O‘zbekiston Respublikasida internet-banking,
himoyalangan hujjat aylanishi, elektron tijorat rivojlanishida muhim o‘rin
egallaydigan ochiq kalitli infratuzilma texnologiyalaridan foydalanuvchi ERI
kalitlarini ro‘yhatdan o‘tkazuvchi markaz ochildi.
O‘zbekiston Respublikasining elektron raqamli imzo bo‘yicha davlat
standarti
Yuqorida keltirilgan ERI algoritmlarining asosiy kamchiliklaridan biri,
buzg‘unchi kriptotizim asosiga olingan muammoni etarlicha aniq qo‘ya olganda
va uning bu muammoni hal qilishga resurslari etarlicha bo‘lganda, qabul
qiluvchiga kelib tushgan raqamli imzo soxta bo‘lsa, imzolovchi shaxsda imzoning
soxtaligini isbotlovchi dalillar va ma’lumotlarning yo‘qligidir. O‘zbekiston milliy
ERI standartini yaratishda bu kamchiliklarni bartaraf etishga e’tibor berildi. SHu
maqsadda kriptografiya sohasidagi O‘zbekiston Respublikasining dastlabki davlat
standarti O‘z DSt 1092:2009 «Axborot texnologiyasi. Axborotning kriptografik
muhofazasi. Elektron raqamli imzoni shakllantirish va tekshirish jarayonlari»ni
yaratish uchun matematik asos sifatida parametrli algebra qabul qilingan.
Unda modul arifmetikasining yashirin yo‘llar juftiga ega bo‘lgan bir tomonlama
(parametrli) funksiyasi qo‘llaniladi, bunda hisoblashlar qiyinlik darajasi bo‘yicha
darajaga ko‘tarish amallari kabi engil amalga oshiriladi, funksiyani teskarilash esa
diskret logarifm muammosini echish jarayonidagidan kam bo‘lmagan hisoblash
sarflari va vaqt talab qiladi. An’anaviy bir tomonlama darajaga ko‘tarish
funksiyasi bitta yashirin yo‘lga ega bo‘lib, u ushbu bir tomonlama funksiyaning
xususiy holidir. Unda yashirin yo‘llar sonining uchta bo‘lishi mumkinligi
bardoshlilikni oshirish uchun qo‘shimcha imkoniyatlar yaratadi[5].
O‘z DSt 1092:2009 «Axborot texnologiyasi. Axborotning kriptografik
muhofazasi. Elektron raqamli imzoni shakllantirish va tekshirish
jarayonlari»[5]da quyidagi parametrlardan foydalaniladi:
a) p - modul, tub son, bunda p>2
255
. Bu sonning yuqori chegarasi elektron
raqamli imzo algoritmi muayyan amalga oshirilganda aniqlanishi kerak;
b) q – p-1 ning faktori (tub ko‘paytuvchisi) bo‘lgan tub son, bu erda 2
254
< q <
2
256
.
s) R – parametr, R
foydalanuvchilarning cheklangan guruhi uchun ochiq yoki birgalikdagi maxfiy
kalit bo‘lishi mumkin;
d) m = H(
) - xesh-funksiya, cheklangan uzunlikdagi M xabarni 256 bit
uzunlikdagi ikkilik vektorida aks ettiradi.
ERIning har bir foydalanuvchisi quyidagi shaxsiy kalitlarga ega bo‘lishi kerak:
a) (x, u, g) – butun sonlar uchligi – ERIning yopiq kaliti;
bu erda: x, u – yopiq kalitlar, 1
psevdotasodifiy generatsiyalangan butun sonlar;
g – yopiq kalit, g
h
\(r-1)/q
(mod p) yordamida hisoblanadigan butun son;
bu erda: h
ning 1
q oraliq qiymatlarida faqat
=q bo‘lgandagina g
\
(mod p)
0 shartni qanoatlantiradi;
b) (y, z) - butun sonlar juftligi – ERIning ochiq kaliti;
bu erda: y, z – ochiq kalitlar, y
g
\x
(mod p) va z
g
\ u
(mod p) ifodalar yordamida
hisoblanadi;
s) (R
1
, y
1
) – butun sonlar juftligi – ERIning soxtaligini aniqlash kaliti;
bu erda: R
1
– nazorat kaliti (ochiq yoki yopiq), 1
q-1 oraliqda tanlab olingan;
agar R
1
yopiq bo‘lsa, unda R
1
imzolovchi shaxs va tekshiruvchi tomon uchun
birgalikdagi maxfiy kalit bo‘lishi kerak;
y
1
- seans (ochiq) kaliti, har bir elektron raqamli imzo uchun parametr bilan
darajaga oshirish natijasi kabi hisoblanadi.
Foydalanuvchilar guruhi uchun p, q tub sonlari ochiq va umumiy, R esa
birgalikdagi maxfiy bo‘lishi mumkin.
Standartda imzolangan xabarni p-NEW sxemasi bo‘yicha tiklash g‘oyasi va K.
SHnorrning imzo uzunligini qisqartirishga yo‘naltirilgan g‘oyasidan ham
foydalanilgan.
Standartda qo‘llanilgan parametrli algebra amallari nafaqat bir tomonlama
funksiyani hosil etishda, balki ERIni shakllantirish va uning haqiqiyligini
tasdiqlash jarayonlarida ham keng qo‘llanilgan.
Elektron raqamli imzoni shakllantirish
1) Birinchi qism
r ≡ m® g
\ - k
(mod p),
bu erda: m=H(M), k=H(m ® x).
2) Ikkinchi qism
s ≡ u
-1
*(k- r*x) (mod q).
3) Agar µ=1, unda
r
1
≡ r ® R
1
(mod q),
x
1
≡ (k - s*u*R
1
)* r
1
-1
(mod q),
y
1
≡ g
\ x1
(mod p).
Bu erda µ=0 seans kalitisiz ish rejimini, µ=1 seans kaliti bilan ishlash rejimini
belgilaydi.
ERIning haqiqiyligini tasdiqlash
1) ERI autentifikatsiyasi
m ≡ z
\ s
® y
\ r’
® r (mod p),
bu erda: m = H(M), r’ ≡ r (mod q).
2) Agar µ=1 bo‘lsa, unda ERI soxtalashtirilganligini tekshirish amalga oshiriladi;
(z
\ s
® y
\ r’
)* R
1
-1
≡ (z *R
1
-1
)
\\ s*R1
®’ (y
1
* R
1
-1
)
\\ r1
(mod p).
Bu erda: ® - R parametr bilan ko‘paytirish amalining belgisi;
®’ - R*R
1
parametr bilan ko‘paytirish amalining belgisi;
\
- R parametr bilan darajaga oshirish amalining belgisi;
\\
- R*R
1
parametr bilan darajaga oshirish amalining belgisi.
Kriptobardoshliligi daraja parametri muammosining murakkabligiga asoslangan
ERI kriptotizimlarini yaratishga hamda tilga olingan umumiy sxema usulida
yondashuv maqsadga muvofiqdir.
Diskret logarifmlashning murakkabligiga asoslangan sxemalarning zaif tomoni
shundaki, badniyat kriptotahlilchi diskret logarifm muammosini hal qilish uchun
etarli resurslarga ega bo‘lib, uni soxtalashtirgan bo‘lsa, unda soxta ERI ham
haqiqiy deb qabul qilinadi. Natijada qonuniy huquqqa ega foydalanuvchi
tomonlarning ERI soxtaligini isbotlash imkoniyatlari yo‘qqa chiqadi. Buning
oldini olish yo‘llaridan biri oshkora kalit ifodasida parametrli funksiyadan
foydalanishdir. Bunda ERI kriptotizimining bardoshliligi daraja parametri
muammosining murakkabligi bilan belgilanadi.
II Amaliy qism
2.1
RSA algaritmi
Hozirgi vaqtda axborotlarni himoyalashni ta’minlashning qandaydir biror texnik
usuli yoki vositasi mavjud emas, ammo ko’p xavfsizlik muammolarini yechishda
kriptografiya va axborotlarni kripto o’xshash almashtirishlari ishlatiladi.
Assimmetrik kriptotizimlar haqida ma’lumotlarga ega bo’lish hamda assimmetrik
shifrlash algoritmlaridan foydalanishni o’rganish
Ochiq kalitli shifrlash tizimlarida ikkita kalit ishlatiladi. Axborot ochiq kalit
yordamida shifrlansa, maxfiy kalit yordamida deshifrlash qilinadi.
Ochiq kalitli tizimlarini qo’llash asosida qaytarilmas yoki bir tomonli
funktsiyalardan foydalanish yotadi. Bunday funktsiyalar quyidagi xususiyatlarga
ega. Ma’lumki
x
ma’lum bo’lsa y=f(
x
) funktsiyani aniqlash oson. Ammo uning
ma’lum qiymati bo’yicha x ni aniqlash amaliy jixatdan mumkin emas.
Kriptografiyada yashirin deb ataluvchi yo’lga ega bo’lgan bir tomonli
funktsiyalar ishlatiladi.
z
parametrli bunday funktsiyalar quyidagi xususiyatlarga
ega. Ma’lum
z
uchun E
z
va D
z
algoritmlarini aniqlash mumkin. E
z
algoritmi
yordamida aniqlik sohasidagi barcha x uchun f
z
(
x
) funktsiyani osongina olish
mumkin. Xuddi shu tariqa D
z
algoritmi yordamida joiz qiymatlar sohasidagi
barcha
y
uchun teskari funktsiya x=f
-1
(
y
) ham osongina aniqlanadi. Ayni vaqtda
joiz qiymatlar sohasidagi barcha
z
va deyarli barcha,
y
uchun xatto E
z
ma’lum
bo’lganida ham f
-1
(
y
)ni hisoblashlar yordamida topib bo’lmaydi. Ochiq kalit
sifatida
y
ishlatilsa, maxfiy kalit sifatida x ishlatiladi.
Ochiq kalitni ishlatib shifrlash amalga oshirilganda o’zaro muloqatda
bo’lgan sub’ektlar o’rtasida maxfiy kalitni almashish zaruriyati yo’qoladi. Bu esa
o’z navbatida uzatiluvchi axborotning kriptohimoyasini soddalashtiradi.
Ochiq kalitli kriptotizimlari bir tomonli funktsiyalar ko’rinishi bo’yicha
farqlash mumkin. Bularning ichida RSA, El-Gamal tizimlarini aloxida tilga olish
o’rinli. Hozirda eng samarali va keng tarqalgan ochiq kalitli shifrlash algoritmi
sifatida RSA algoritmini ko’rsatish mumkin. RSA nomi algoritmni yaratuvchilari
familiyalarining birinchi xarfidan olingan (Rivest, Shamir va Adleman).
Xulosa
Ushbu mustaqil ish bajarish davomida elektron raqamli imzo algoritmlari va
standartlari ko‘rib chiqildi. Tahlil natijasida quyidagi xulosalar chiqarildi:
- K. SHnorrning ikkita moduldan foydalanib elektron raqamli imzo uzunligini
qisqartirish g‘oyasi imzo tekshirish jarayonini tezroq amalga oshishiga yordam
beradi;
- elektron raqamli imzo algoritmning imzoni tekshirish qismida murakkab
amallarning bajarilmasligi imzo tekshirish jarayonini osonlashtiradi;
- elektron raqamli imzo algoritmida oldindan hisoblab qo‘yish mumkin
qismlarning mavjudligi algoritmning tezligini oshirishga xizmat qiladi;
- algoritmning kriptobardoshligini ta’minlovchi faktorlar bo‘lib, algoritm
asoslangan muammoning murakkabligi, ishlatiladigan kalit uzunligi, kalitlar va
xesh-funksiyaning kriptobardoshligi xizmat qiladi;
- xozirga kelib imzo soxtalashtirilganda uni aniqlash imkoni mavjud algoritmlar
ham ishlab chiqilgan.
Do'stlaringiz bilan baham: |