доктор технических наук, профессор, профессор кафедры защищенных систем связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры защищенных систем связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры защищенных систем связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Коммутативное шифрование, предложенное ранее А. Шамиром и опубликованное около 30 лет назад в монографии Б. Шнайера «Прикладная криптография», не нашло практического применения из-за отсутствия известных стойких шифров, обладающих свойством коммутативности. В настоящей работе подтверждается, что такие известные шифры, как AES, ГОСТ-2015, шифры Эль-Гамаля и Мак-Элиса, действительно таким свойством не обладают. Однако авторам удалось построить некоторую модификацию шифра РША, которая при использовании новой версии протокола позволяет обмениваться конфиденциальной информацией безо всякого предварительного распределения между легальными пользователями как открытых, так и секретных ключей шифрования. В этом заключается актуальность настоящей работы, поскольку, как правило, необходимость предварительного распределения секретных ключей в симметричных или ключей шифрования в асимметричных криптосистемах и является узким местом при создании конфиденциальных систем цифровой связи. Хотя такие черты схожи со свойствами так называемых криптосистем с открытым ключом, однако, в отличие от них, предлагаемая криптосистема может использовать одинаковые открытые ключи для неограниченного количества пользователей. Такие ключи можно сделать общедоступными, поместив их, например, в облако. Именно это свойство предлагаемой криптосистемы отражает новизну подхода, так как до сих пор не описана ни одна криптосистема, где не требовалось бы предварительное распределение ключей. Данное свойство оказывается полезным для некоторых сценариев обмена конфиденциальными данными, например, такими, как передача паролей и широковещательной информации. В первом случае речь идет об аутентификации пользователей некоторым сервером. Если у него в базе данных хранятся секретные пароли всех пользователей, то аутентификация производится лишь при предъявлении соответствующих паролей. В то же время канал связи, используемый для этого, может быть перехвачен активным злоумышленником, однако предлагаемая схема предотвращает разглашение паролей. Другим практическим результатом новой криптосистемы является его применение в шировещательных каналах связи, если необходимо минимизировать количество используемых ключей шифрования.
Commutative encryption, previously proposed by A. Shamir and published about 30 years ago in a monograph by B. Schneier “Applied Cryptography”, has not found practical application due to the lack of known strong ciphers possessing the commutativity property. This paper confirms that such well-known ciphers as AES, GOST-2015, El-Gamal and Mc-Eliece ciphers, indeed, do not possess this property. However, the authors managed to construct a modification of the RSA cipher using a new version of the protocol, which allows the exchange of confidential information without any preliminary distribution of both public and secret encryption keys between legitimate users. This property is just the relevance of the current paper, because, as a rule, a keys distribution problem is a bottleneck of Cryptosystem creation for their application to real confidential digital telecommunication system. Although such properties are close to the properties of so-called public-key cryptosystems, unlike them, the proposed cryptosystem can use the same public keys for an unlimited number of users. Such keys can be made publicly available, for example, by storing them in the cloud. It is this property of the proposed Cryptosystem that reflects the novelty of the approach, since, as the authors know, no key system has yet been described that does not require preliminary key distribution.
This property can be useful for certain scenarios involving the exchange of confidential data, such as passwords and broadcast information. In the first case we have in mind that it is necessary to authenticate users by some server. If it has in data base user’s passwords stored, then users are authenticated only upon presentation of the corresponding passwords. However, communication channel used for such authentication is vulnerable to adversary’s interception, but our scheme prevents password’s disclosing. Another practical outcome of the proposed Cryptosystem consists in application to the broadband channels, if it is necessary to minimize the number of encryption keys used.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.