Реклама


Электронная подпись

Электро́нная по́дпись (ЭП), Электро́нная цифровая по́дпись (ЭЦП), Цифровая подпись (ЦП) позволяет подтвердить авторство электронного документа (будь то реальное лицо или, например, аккаунт в криптовалютной системе). Подпись связана как с автором, так и с самим документом с помощью криптографических методов, и не может быть подделана с помощью обычного копирования.

ЭЦП — это реквизит электронного документа, полученный в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа подписи и позволяющий проверить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования подписи (целостность), принадлежность подписи владельцу сертификата ключа подписи (авторство), а в случае успешной проверки подтвердить факт подписания электронного документа (неотказуемость).

Содержание

Основные принципы[ | код]

Широко применяемая в настоящее время технология электронной подписи основана на асимметричном шифровании с открытым ключом и опирается на следующие принципы:

Однако шифровать весь документ было бы неудобно, поэтому шифруется только его хеш - небольшой объём данных, жёстко привязанный к документу с помощью математических преобразований и идентифицирующий его. Шифрованный хеш и является электронной подписью.

История возникновения[ | код]

В 1976 году Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом было впервые предложено понятие «электронная цифровая подпись», хотя они всего лишь предполагали, что схемы ЭЦП могут существовать.[1]

В 1977 году Рональд Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман разработали криптографический алгоритм RSA, который без дополнительных модификаций можно использовать для создания примитивных цифровых подписей.[2]

Вскоре после RSA были разработаны другие ЭЦП, такие, как алгоритмы цифровой подписи Рабина, Меркле.

В 1984 году Шафи Гольдвассер, Сильвио Микали и Рональд Ривест первыми строго определили требования безопасности к алгоритмам цифровой подписи. Ими были описаны модели атак на алгоритмы ЭЦП, а также предложена схема GMR, отвечающая описанным требованиям (Криптосистема Гольдвассер — Микали).[3]

Россия[ | код]

В 1994 году Главным управлением безопасности связи ФАПСИ был разработан первый российский стандарт ЭЦП — ГОСТ Р 34.10-94 «Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процедуры выработки и проверки электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма».

В 2002 году для обеспечения большей криптостойкости алгоритма взамен ГОСТ Р 34.10-94 был введён одноимённый стандарт ГОСТ Р 34.10-2001, основанный на вычислениях в группе точек эллиптической кривой. В соответствии с этим стандартом, термины «электронная цифровая подпись» и «цифровая подпись» являются синонимами.

1 января 2013 года ГОСТ Р 34.10-2001 заменён на ГОСТ Р 34.10-2012 «Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процессы формирования и проверки электронной цифровой подписи.»

Алгоритмы[ | код]

Существует несколько схем построения цифровой подписи:

Кроме этого, существуют другие разновидности цифровых подписей (групповая подпись, неоспоримая подпись, доверенная подпись), которые являются модификациями описанных выше схем.[4] Их появление обусловлено разнообразием задач, решаемых с помощью ЭП.

Использование хеш-функций[ | код]

Поскольку подписываемые документы — переменного (и как правило достаточно большого) объёма, в схемах ЭП зачастую подпись ставится не на сам документ, а на его хеш. Для вычисления хеша используются криптографические хеш-функции, что гарантирует выявление изменений документа при проверке подписи. Хеш-функции не являются частью алгоритма ЭП, поэтому в схеме может быть использована любая надёжная хеш-функция.

Использование хеш-функций даёт следующие преимущества:

Использование хеш-функции не обязательно при электронной подписи, а сама функция не является частью алгоритма ЭП, поэтому хеш-функция может использоваться любая или не использоваться вообще.

В большинстве ранних систем ЭП использовались функции с секретом, которые по своему назначению близки к односторонним функциям. Такие системы уязвимы к атакам с использованием открытого ключа (см. ниже), так как, выбрав произвольную цифровую подпись и применив к ней алгоритм верификации, можно получить исходный текст.[5] Чтобы избежать этого, вместе с цифровой подписью используется хеш-функция, то есть, вычисление подписи осуществляется не относительно самого документа, а относительно его хеша. В этом случае в результате верификации можно получить только хеш исходного текста, следовательно, если используемая хеш-функция криптографически стойкая, то получить исходный текст будет вычислительно сложно, а значит атака такого типа становится невозможной.

Симметричная схема[ | код]

Симметричные схемы ЭП менее распространены, чем асимметричные, так как после появления концепции цифровой подписи не удалось реализовать эффективные алгоритмы подписи, основанные на известных в то время симметричных шифрах. Первыми, кто обратил внимание на возможность симметричной схемы цифровой подписи, были основоположники самого понятия ЭП Диффи и Хеллман, которые опубликовали описание алгоритма подписи одного бита с помощью блочного шифра.[1] Асимметричные схемы цифровой подписи опираются на вычислительно сложные задачи, сложность которых ещё не доказана, поэтому невозможно определить, будут ли эти схемы сломаны в ближайшее время, как это произошло со схемой, основанной на задаче об укладке ранца. Также для увеличения криптостойкости нужно увеличивать длину ключей, что приводит к необходимости переписывать программы, реализующие асимметричные схемы, и в некоторых случаях перепроектировать аппаратуру.[4] Симметричные схемы основаны на хорошо изученных блочных шифрах.

В связи с этим симметричные схемы имеют следующие преимущества:

Однако у симметричных ЭП есть и ряд недостатков:

Из-за рассмотренных недостатков симметричная схема ЭЦП Диффи-Хелмана не применяется, а используется её модификация, разработанная Березиным и Дорошкевичем, в которой подписывается сразу группа из нескольких бит. Это приводит к уменьшению размеров подписи, но к увеличению объёма вычислений. Для преодоления проблемы «одноразовости» ключей используется генерация отдельных ключей из главного ключа.[4]

Асимметричная схема[ | код]

Схема, поясняющая алгоритмы подписи и проверки

Асимметричные схемы ЭП относятся к криптосистемам с открытым ключом.

Но в отличие от асимметричных алгоритмов шифрования, в которых шифрование производится с помощью открытого ключа, а расшифровка — с помощью закрытого (расшифровать может только знающий секрет адресат), в асимметричных схемах цифровой подписи подписание производится с применением закрытого ключа, а проверка подписи — с применением открытого (расшифровать и проверить подпись может любой адресат).

Общепризнанная схема цифровой подписи охватывает три процесса[источник не указан 954 дня]:

Для того, чтобы использование цифровой подписи имело смысл, необходимо выполнение двух условий:

Следует отличать электронную цифровую подпись от кода аутентичности сообщения (MAC).

Виды асимметричных алгоритмов[ | код]

Как было сказано выше, чтобы применение ЭП имело смысл, необходимо, чтобы вычисление легитимной подписи без знания закрытого ключа было вычислительно сложным процессом.

Обеспечение этого во всех асимметричных алгоритмах цифровой подписи опирается на следующие вычислительные задачи:

Вычисления тоже могут производиться двумя способами: на базе математического аппарата эллиптических кривых (ГОСТ Р 34.10-2012, ECDSA) и на базе полей Галуа (ГОСТ Р 34.10-94, DSA)[6]. В настоящее время самые быстрые алгоритмы дискретного логарифмирования и факторизации являются субэкспоненциальными. Принадлежность самих задач к классу NP-полных не доказана.

Алгоритмы ЭП подразделяются на обычные цифровые подписи и на цифровые подписи с восстановлением документа[7]. При верификации цифровых подписей с восстановлением документа тело документа восстанавливается автоматически, его не нужно прикреплять к подписи. Обычные цифровые подписи требуют присоединение документа к подписи. Ясно, что все алгоритмы, подписывающие хеш документа, относятся к обычным ЭП. К ЭП с восстановлением документа относится, в частности, RSA.

Схемы электронной подписи могут быть одноразовыми и многоразовыми. В одноразовых схемах после проверки подлинности подписи необходимо провести замену ключей, в многоразовых схемах это делать не требуется.

Также алгоритмы ЭП делятся на детерминированные и вероятностные[7]. Детерминированные ЭП при одинаковых входных данных вычисляют одинаковую подпись. Реализация вероятностных алгоритмов более сложна, так как требует надежный источник энтропии, но при одинаковых входных данных подписи могут быть различны, что увеличивает криптостойкость. В настоящее время многие детерминированные схемы модифицированы в вероятностные.

В некоторых случаях, таких как потоковая передача данных, алгоритмы ЭП могут оказаться слишком медленными. В таких случаях применяется быстрая цифровая подпись. Ускорение подписи достигается алгоритмами с меньшим количеством модульных вычислений и переходом к принципиально другим методам расчёта.

Перечень алгоритмов ЭП[ | код]

Асимметричные схемы:

На основе асимметричных схем созданы модификации цифровой подписи, отвечающие различным требованиям:

Подделка подписей[ | код]

Анализ возможностей подделки подписей — задача криптоанализа. Попытку сфальсифицировать подпись или подписанный документ криптоаналитики называют «атака».

Модели атак и их возможные результаты[ | код]

В своей работе Гольдвассер, Микали и Ривест описывают следующие модели атак, которые актуальны и в настоящее время[3]:

Также в работе описана классификация возможных результатов атак:

Ясно, что самой «опасной» атакой является адаптивная атака на основе выбранных сообщений, и при анализе алгоритмов ЭП на криптостойкость нужно рассматривать именно её (если нет каких-либо особых условий).

При безошибочной реализации современных алгоритмов ЭП получение закрытого ключа алгоритма является практически невозможной задачей из-за вычислительной сложности задач, на которых ЭП построена. Гораздо более вероятен поиск криптоаналитиком коллизий первого и второго родов. Коллизия первого рода эквивалентна экзистенциальной подделке, а коллизия второго рода — выборочной. С учётом применения хеш-функций, нахождение коллизий для алгоритма подписи эквивалентно нахождению коллизий для самих хеш-функций.

Подделка документа (коллизия первого рода)[ | код]

Злоумышленник может попытаться подобрать документ к данной подписи, чтобы подпись к нему подходила. Однако в подавляющем большинстве случаев такой документ может быть только один. Причина в следующем:

Если у фальшивого набора байт и произойдет коллизия с хешем исходного документа, то должны выполниться три следующих условия:

Впрочем, во многих структурированных наборах данных можно вставить произвольные данные в некоторые служебные поля, не изменив вид документа для пользователя. Именно этим пользуются злоумышленники, подделывая документы. Некоторые форматы подписи даже защищают целостность текста, но не служебных полей.[9]

Вероятность подобного происшествия также ничтожно мала. Можно считать, что на практике такого случиться не может даже с ненадёжными хеш-функциями, так как документы обычно большого объёма — килобайты.

Получение двух документов с одинаковой подписью (коллизия второго рода)[ | код]

Куда более вероятна атака второго рода. В этом случае злоумышленник фабрикует два документа с одинаковой подписью, и в нужный момент подменяет один другим. При использовании надёжной хеш-функции такая атака должна быть также вычислительно сложной. Однако эти угрозы могут реализоваться из-за слабостей конкретных алгоритмов хеширования, подписи, или ошибок в их реализациях. В частности, таким образом можно провести атаку на SSL-сертификаты и алгоритм хеширования MD5.[10]

Социальные атаки[ | код]

Социальные атаки направлены не на взлом алгоритмов цифровой подписи, а на манипуляции с открытым и закрытым ключами[11].

Использование протоколов обмена ключами и защита закрытого ключа от несанкционированного доступа позволяет снизить опасность социальных атак.

Управление ключами[ | код]

Управление открытыми ключами[ | код]

Важной проблемой всей криптографии с открытым ключом, в том числе и систем ЭП, является управление открытыми ключами. Так как открытый ключ доступен любому пользователю, то необходим механизм проверки того, что этот ключ принадлежит именно своему владельцу. Необходимо обеспечить доступ любого пользователя к подлинному открытому ключу любого другого пользователя, защитить эти ключи от подмены злоумышленником, а также организовать отзы́в ключа в случае его компрометации.

Задача защиты ключей от подмены решается с помощью сертификатов. Сертификат позволяет удостоверить заключённые в нём данные о владельце и его открытый ключ подписью какого-либо доверенного лица. Существуют системы сертификатов двух типов: централизованные и децентрализованные. В децентрализованных системах путём перекрёстного подписывания сертификатов знакомых и доверенных людей каждым пользователем строится сеть доверия. В централизованных системах сертификатов используются центры сертификации, поддерживаемые доверенными организациями.

Центр сертификации формирует закрытый ключ и собственный сертификат, формирует сертификаты конечных пользователей и удостоверяет их аутентичность своей цифровой подписью. Также центр проводит отзы́в истекших и компрометированных сертификатов и ведёт базы (списки) выданных и отозванных сертификатов. Обратившись в сертификационный центр, можно получить собственный сертификат открытого ключа, сертификат другого пользователя и узнать, какие ключи отозваны.

Хранение закрытого ключа[ | код]

Смарт-карта и USB-брелоки

Закрытый ключ является наиболее уязвимым компонентом всей криптосистемы цифровой подписи. Злоумышленник, укравший закрытый ключ пользователя, может создать действительную цифровую подпись любого электронного документа от лица этого пользователя. Поэтому особое внимание нужно уделять способу хранения закрытого ключа. Пользователь может хранить закрытый ключ на своем персональном компьютере, защитив его с помощью пароля. Однако такой способ хранения имеет ряд недостатков, в частности, защищённость ключа полностью зависит от защищённости компьютера, и пользователь может подписывать документы только на этом компьютере.

В настоящее время существуют следующие устройства хранения закрытого ключа:

Кража или потеря одного из таких устройств хранения может быть легко замечена пользователем, после чего соответствующий сертификат должен/может быть немедленно отозван.

Наиболее защищённый способ хранения закрытого ключа — хранение на смарт-карте. Для того, чтобы использовать смарт-карту, пользователю необходимо не только её иметь, но и ввести PIN-код, то есть, получается двухфакторная аутентификация. После этого подписываемый документ или его хеш передаётся в карту, её процессор осуществляет подписывание хеша и передаёт подпись обратно. В процессе формирования подписи таким способом не происходит копирования закрытого ключа, поэтому все время существует только единственная копия ключа. Кроме того, произвести копирование информации со смарт-карты немного сложнее, чем с других устройств хранения.

В соответствии с законом «Об электронной подписи», ответственность за хранение закрытого ключа владелец несёт сам.

Использование ЭП[ | код]

Общее назначение[ | код]

Использование ЭП предполагается для осуществления следующих важных направлений в электронной экономике:

Перечисленные выше свойства электронной цифровой подписи позволяют использовать её в следующих основных целях электронной экономики и электронного документального и денежного обращения:

В России[ | код]

Согласно Гражданскому кодексу РФ, квалифицированная электронная подпись предназначена для определения лица, подписавшего электронный документ, и является аналогом собственноручной подписи в случаях, предусмотренных законом[12].

Квалифицированная электронная подпись применяется при совершении гражданско-правовых сделок, оказании государственных и муниципальных услуг, исполнении государственных и муниципальных функций, при совершении иных юридически значимых действий[13].

В России юридически значимый сертификат электронной подписи выдаёт удостоверяющий центр. Правовые условия использования электронной цифровой подписи в электронных документах регламентирует Федеральный закон Российской Федерации от 6 апреля 2011 года № 63-ФЗ «Об электронной подписи».

После становления ЭП при использовании в электронном документообороте между кредитными организациями и кредитными бюро в 2005 году активно стала развиваться инфраструктура электронного документооборота между налоговыми органами и налогоплательщиками. Начал работать приказ Министерства по налогам и сборам РФ от 2 апреля 2002 года № БГ-3-32/169 «Порядок представления налоговой декларации в электронном виде по телекоммуникационным каналам связи». Он определяет общие принципы информационного обмена при представлении налоговой декларации в электронном виде по телекоммуникационным каналам связи.

В законе РФ от 10 января 2002 года № 1-ФЗ «Об электронной цифровой подписи» описаны условия использования ЭП, особенности её использования в сферах государственного управления и в корпоративной информационной системе.

Благодаря ЭП теперь, в частности, многие российские компании осуществляют свою торгово-закупочную деятельность в Интернете через системы электронной торговли, обмениваясь с контрагентами необходимыми документами в электронном виде, подписанными ЭП. Это значительно упрощает и ускоряет проведение конкурсных торговых процедур[14]. В силу требований Федерального закона от 5 апреля 2013 года № 44-ФЗ «О контрактной системе…» государственные контракты, заключаемые в электронном виде, должны быть подписаны усиленной электронной подписью[15].

С 13 июля 2012 согласно Федеральному закону № 108-ФЗ официально вступила в действие правовая норма, продлевающая действие 1-ФЗ «Об электронной цифровой подписи» до 1 июля 2013 года. В частности, решено в части 2 статьи 20 Федерального закона от 6 апреля 2011 года № 63-ФЗ «Об электронной подписи» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2011, № 15, ст. 2036) слова «с 1 июля 2012 года» заменить словами «с 1 июля 2013 года».[16].

Однако Федеральным законом от 02.07.2013 № 171-ФЗ внесены изменения в статью 19 Федерального закона от 06.04.11 № 63-ФЗ «Об электронной подписи». В соответствии с этим электронный документ, подписанный электронной подписью, сертификат ключа проверки которой выдан в период действия федерального закона № 1-ФЗ, признаётся подписанным квалифицированной электронной подписью. При этом использовать старый сертификат можно до 31 декабря 2013 года включительно. Это значит, что в указанный период документы могут подписываться электронной цифровой подписью, сертификат ключа проверки которой выдан до 1 июля 2013 года.

С 1 июля 2013 года Федеральный закон от 10 января 2002 года № 1-ФЗ утратил силу, на смену ему пришёл Федеральный закон от 6 апреля 2011 года № 63-ФЗ «Об электронной подписи». В результате было введено определение трех видов электронных подписей:

  1. получена в результате криптографического преобразования информации с использованием ключа электронной подписи;
  2. позволяет определить лицо, подписавшее электронный документ;
  3. позволяет обнаружить факт внесения изменений в электронный документ после момента его подписания;
  4. создается с использованием средств электронной подписи.
  1. ключ проверки электронной подписи указан в квалифицированном сертификате;
  2. для создания и проверки электронной подписи используются средства электронной подписи, получившие подтверждение соответствия требованиям, установленным в соответствии с 63-ФЗ

С 1 января 2013 года гражданам выдаётся универсальная электронная карта, в которую встроена усиленная квалифицированная электронная подпись (выпуск карт прекращён с 1 января 2017 года[17]).

8 сентября 2015 года в Крымском федеральном округе (КФО) аккредитован первый удостоверяющий центр на базе Государственного унитарного предприятия «Крымтехнологии». Соответствующие полномочия утверждены приказом Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации № 298 «Об аккредитации удостоверяющих центров» от 11 августа 2015 года.[18]

ЭП применяется в системе контроля над объёмом производства и оборота этилового спирта, алкогольной продукции и пива ЕГАИС.

Манипуляции с электронными подписями в России[ | код]

На Украине[ | код]

На Украине использование ЭЦП регулируется законом, изданным в 2003 году. Он координирует отношения, появляющиеся вследствие применения ЭЦП. Система функционирования ЭЦП на Украине состоит из центрального удостоверяющего органа, выдающего разрешения центрам сертификации ключей (ЦСК) и обеспечивающего доступ к электронным каталогам, контролирующего органа и центров сертификации ключей, которые выдают ЭЦП конечному потребителю.

19 апреля 2007 года было принято Постановление «Об утверждении порядка представления отчетов в Пенсионный фонд Украины в электронной форме». А 10 апреля 2008 года — приказ № 233 ГНА Украины «О подаче электронной цифровой отчётности». В результате активной разъяснительной деятельности налоговых служб, в 2008 г. количество субъектов, подающих отчётность по НДС в электронном виде, возросло с 43 % до 71 %.

С 16 июля 2015 года начал действовать закон № 643-VIII «О внесении изменений в Налоговый кодекс Украины касательно усовершенствования администрирования налога на добавленную стоимость». 31 августа 2015 года зарегистрирован проект закона № 2544а «Об электронных доверительных услугах».

16 июня 2015 года на Украине заработал сайт электронных государственных услуг iGov.org.ua. Здесь можно заказать справку о несудимости для предъявления в МРЭО, оформить заявку на получение субсидии, справки о доходах, а также заполнить документы на загранпаспорт.

В Эстонии[ | код]

Система электронных подписей широко используется в Эстонии, где введена программа ID-карт, которыми снабжены более 3/4 населения страны. При помощи электронной подписи в марте 2007 года были проведены выборы в местный парламент — Рийгикогу. При голосовании электронную подпись использовали 400 000 человек. Кроме того, при помощи электронной подписи можно от налоговую декларацию, таможенную декларацию, различные анкеты как в местные органы самоуправления, так и в государственные органы. В крупных городах при помощи ID-карты возможна покупка месячных автобусных билетов. Всё это осуществляется через центральный гражданский портал Eesti.ee. Эстонская ID-карта является обязательной для всех жителей с 15 лет, проживающих временно или постоянно на территории Эстонии. Это, в свою очередь, нарушает анонимность покупки проездных билетов.

Примечания[ | код]

  1. 1 2 Diffie W., Hellman M. E. New Directions in Cryptography // IEEE Trans. Inf. Theory / F. KschischangIEEE, 1976. — Vol. 22, Iss. 6. — P. 644–654. — ISSN 0018-9448doi:10.1109/TIT.1976.1055638
  2. Rivest R., Shamir A., Adleman L. A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems // Commun. ACMNew York City: ACM, 1978. — Vol. 21, Iss. 2. — P. 120–126. — ISSN 0001-0782; 1557-7317doi:10.1145/359340.359342
  3. 1 2 «A digital signature scheme secure against adaptive chosen-message attacks.», Shafi Goldwasser, Silvio Micali, and Ronald Rivest. SIAM Journal on Computing, 17(2):281—308, Apr. 1988.
  4. 1 2 3 4 http://eregex.ru/2009/06/electronic-signature/
  5. «Modern Cryptography: Theory & Practice», Wenbo Mao, Prentice Hall Professional Technical Reference, New Jersey, 2004, pg. 308. ISBN 0-13-066943-1
  6. Анализ алгоритмов ЭЦП
  7. 1 2 Электронная цифровая подпись — Компания «Криптомаш»
  8. - МГС. www.easc.org.by. Дата обращения 29 декабря 2015.
  9. Inline PGP signatures considered harmful
  10. Creating a rogue CA certificate<
  11. Электронная цифровая подпись
  12. Гражданский кодекс Российской Федерации, часть 1, глава 9, статья 160
  13. Федеральный закон Российской Федерации от 6 апреля 2011 г. N 63-ФЗ, статья 1
  14. Область применения электронной подписи
  15. Федеральный закон о контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд. КонсультантПлюс.
  16. Федеральный закон Российской Федерации от 10 июля 2012 года № 108-ФЗ
  17. АО «УЭК» сообщает о закрытии проекта по выпуску универсальных электронных карт
  18. krtech.ru. В Крыму зарегистрирован первый удостоверяющий центр (04.09.2015).
  19. «Порядок перевода пенсионных накоплений из ПФР несет риски, считают в СП» МИА «Россия сегодня» от 27.06.2017.
  20. «Граждане не имеют возможности получить актуальную информацию при заключении договора с НПФ» «Счетная палата Российской Федерации», 27 июня 2017
  21. «Простая электронная подпись не защитит накопления» gazeta.ru от 31.07.2017,
  22. «Электронная подпись вышла из доверия» «РБК» № 108 (2604) (2306) 23 июня 2017: «По словам советника НАПФ Валерия Виноградова, электронная подпись, формирующаяся в удостоверяющем центре, должна использоваться единоразово. После её использования центр должен её удалить, говорит он. „Однако в конце декабря эти электронные подписи клиентов использовались вторично“, — констатирует эксперт».
  23. «Новый вид мошенничества: Оставили без квартиры, подделав электронную подпись» «КП» от 22 мая 2019 года
  24. «Выпуск электронной подписи без личного присутствия заявителя нарушает закон» «Гарант» от 7 декабря 2017
  25. «Оформление электронной подписи без личного присутствия нарушает закон» «Электронный экспресс», 2018.
  26. «ЦБ и Минэкономразвития предупредили о коллапсе рынка электронных подписей» «РБК» от 21 июля 2017.

Литература[ | код]

Ссылки[ | код]

Реклама