Informatika | Középiskola » Titkosítás

Titkosítás A titkosítás olyan matematikai eljárás, melynek során egy üzenetet akképpen változtatunk meg felismerhetetlenül, hogy abból az eredeti üzenet csak valamilyen, kizárólag a küldő és a címzett által ismert eljárás segítségével fejthető vissza. A titkosítás és visszafejtés során használt eljárás két részből áll: az egyik a titkosító/visszafejtő algoritmus (cipher), a másik, pedig ennek az algoritmusnak egy vagy több paramétere, a kulcs (key). A művelet során a titkosító algoritmus bemenete a titkosítandó adat és a kulcs, kimenete, pedig a titkosított információ. A visszafejtésnél ez utóbbi és a kulcs lesz a bemenet, a visszafejtett szöveg, pedig a kimenet. Az algoritmus/kulcs jellege alapján két, alapvetően eltérő titkosító megoldást különböztetünk meg, ezek: a szimmetrikus kulcsú, illetve az aszimmetrikus, vagy más néven nyilvános kulcsú (public key) eljárások.   Szimmetrikus titkosítás

Ennél az eljárásnál a titkosításhoz és a visszafejtéshez használt kulcs megegyezik, vagy egyik könnyen kiszámolható a másikból. Aszimmetrikus titkosítás Mint láttuk, a szimmetrikus eljárás gyenge pontja a titkosítás kulcsa, amit valamilyen megbízható módon kell a címzettel tudatnunk. Ezt a problémát a nyilvános kulcsú titkosító algoritmusok oldják meg, melyek egy összetartozó kulcspárt használnak. Az egyik neve privát, vagy más néven titkos kulcs (private key), ezt - mint a neve is mutatja - titokban tartjuk. A másik, nyilvános kulcsot (public key) pedig szabadon elérhetővé tesszük bárki számára. Története Az emberi civilizációval egyidős az a törekvés, hogy az üzenet tartalma csak az üzenet feladója és címzettje számára legyen elérhető és érthető. A kriptográfia az üzenet tényét nem, de annak tartalmát igyekszik elrejteni, értelmezhetetlenné tenni az avatatlanok számára. A kriptográfia történetének

néhány fontosabb részlete:          Szkütalé: A kódolt üzenetet egy szalagra írják, majd ezt egy hengeres vagy sokszögletű tárgy köré spirálisan felcsavarják, így a betűsorozat elemei a henger oldalán úgy kerülnek egymás alá, hogy az üzenet olvashatóvá válik.(spártai eredetű módszer) Polübiosz - rejtjel: (táblázatos módszer) Caesar-rejtjel: (betűhelyettesítéses vagy eltolásos módszer) Homofonikus behelyettesítési módszer Polialfabetikus módszer, pl.: Vigenére - kód: Caesar-rejtjel továbbfejlesztése, az eljárás lényege az, hogy a titkosítandó jelsorozat elemeinek helyettesítése attól is függ, hogy a kódolandó jelsorozatban hol foglalnak helyet. Enigma: (az ábécé egy-egy eleméhez többfajta jel is tartozik) RSA: (az eljárás a nagyon nagy számok prímtényezőkre bontásán alapul) Egykulcsos titkosítás: ugyanaz a kulcs a nyílt üzenetet titkosítja, illetve a titkosított üzenetre alkalmazva,

értelmezhetővé teszi azt. Kétkulcsos titkosítás: itt nincs szükség kulcscserére, minden szereplőnek két kulcsa van. Hitelesítés: Az elektronikus kommunikáció során nem is a titkosítás a legfontosabb megoldandó probléma, hanem annak a hitelt érdemlő igazolása, hogy az üzenet feladója valóban az-e, akinek mondja magát. Amennyiben az üzenetünket saját privát kulcsunkkal titkosítjuk, akkor publikus kulcsunkkal akárki kinyithatja azt – hiszen publikus kulcsunk mindenki számára elérhető -, és ez erős bizonyíték amellett, hogy az üzenet feladója valóban az, aki a visszakódoláshoz használt privát kulcs titkos párjával azt korábban kódolta. Digitális aláírás: A hitelesség mellett gyakran cél az üzenet sértetlenségének a bizonyítása is. Ehhez nem magát az üzenetet szokás lekódolni. Az üzenetből egy matematikai módszer segítségével ellenőrző szöveg készül. Ez az üzenetnél jóval rövidebb jelsorozatot hoz létre

A jelsorozat az üzenethez tartozik, tehát ha az üzenet változik, a jelsorozat is. Az eltérő üzenetekhez nem jöhet létre azonos jelsorozat. A feladó csak a jelsorozatot kódolja saját privát kulcsával A címzett ugyanazzal a matematikai módszerrel elkészíti az ellenőrző összegeket az üzenetből, majd a feladó publikus kulcsával dekódolja az üzenettel kapott, kódolt ellenőrző összeget. Gyakorlati alkalmazások:   SSL: Az internet elterjedésével, a sávszélesség növekedésével párhuzamosan nőtt a web elérések aránya is. Elkezdték használni levelezésre, elektronikus vásárlásra, azonban a http protokoll semmiféle biztosítást nem alkalmaz, ezért fejlesztették ki az SSL - t, amely a web alapú kommunikáció titkosítására szolgáló szabvány. IPSEC: Amíg az SSL alkalmazások között teremt titkosított kapcsolatot, addig az IPSEC két számítógép hálózat között tesz lehetővé ilyen kapcsolatot. Hálózati szinten

működik Hangok kezelése, digitalizálása: a hang a közvetítő közeg nyomásingadozása, sokféle rezgésszámú és amplitúdójú harmonikus rezgések összessége. A hang analóg fizikai jelenség Számítógépes kezelése, tárolása csak akkor lehetséges, ha azt diszkrét jelek sorozatává alakítjuk. Ez a digitalizálás. A hangoknak a számítógéppel való kezelésére, tárolására az alábbi módok alkalmasak:    Mintavételezés: az analóg hangjelből kis időközönkénti mintavétel. Kvantálás: A legnagyobb és a legkisebb hangrezgési szint közötti különbség megállapítása, majd szintekre osztása. Tömörítés: a mintavételezés és a kvantálás a hang hullámformáját adja vissza. Ezt tömörítjük Hangfájl formátumok:    MP3: elterjedt, tömörített formátum. Kicsi állományokat eredményez WAV: hullámforma. Nagy fájlokat eredményez MIDI: a hang intenzitásán és frekvenciáján kívül a hangszer megjelölését

is tartalmazza. Képek kezelése:  Bittérképes képkezelés: a képet pontokból állónak tételezzük fel, a pontok (dot, pixel) tulajdonságainak kezelése a kép kezelése. A bittérképes képek kapcsán a következő jellemzőket kezeljük: a) Pixelben adott képméret: a képet alkotó pontok száma, hány sorból és oszlopból áll a kép b) Fizikai méret: a kép egy fizikai egysége hány pixelen kerül ábrázolásra.(me: dpi) c) Színek száma, színmélység: a képpontokhoz a színek kódja is társul. A színmélység attól függ, hogy a színnek hány árnyalatát különböztetjük meg. Színképzési módok:   RGB: összeadásos színkeverés. A vörös (red), zöld (green), kék (blue) keverése Monitorok használják. CMYK: kivonásos színkeverés. A türkizkék (cyan), a bíbor (magenta), sárga (yellow) A tökéletes hatáshoz a fekete (keycolor) is szükséges. Nyomtatók használják Vektorgrafikus képkezelés: kép geometriai alapelemekből

állnak. Ezeket a vektorgrafikus programok matematikai leírásokkal kezelnek. Tehát ezek az objektumok minőségromlás nélkül nagyíthatók. A legelterjedtebb képfile - típusok:     BMP: bittérképes, nem tömörített, maximum 24 bites színmélység kezelésére képes. JPEG: bittérképes, maximum 24 bites színmélységet képes kezelni, tömörített. PNG: hordozható, számítógépes hálózatok, internetes alkalmazások számára kifejlesztett bittérképes képformátum. GIF: bittérképes, kezeli az áttetszővé tehető színeket, 256 szín kezelését támogatja