Ключ электронной подписи. ЭЦП - что это такое? Электронная цифровая подпись: инструкция для начинающих

Электронные ключи входят в состав многих импульсных устройств. Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор), работающий в ключевом режиме. Ключевой режим характеризуется двумя состояниями ключа: "Включено" – "Выключено". На рисунке приведены упрощённая схема и временные диаграммы идеального ключа. При разомкнутом ключе

, , при замкнутом ключе , . При этом предполагается, что сопротивление разомкнутого ключа бесконечно велико, а сопротивление равно нулю.
рис. 1.1. Схема, временные диаграммы тока и выходного напряжения идеального ключа.

падением напряжения на ключе в замкнутом состоянии

;

током через ключ в разомкнутом состоянии

;

временем перехода ключа из одного состояния в другое (временем переключе­ния)

.

Чем меньше значения этих величин, тем выше качество ключа.

2. Диодные ключи

Простейший тип электронных ключей – диодные ключи. В качестве активных элементов в них используются полупроводниковые или электровакуумные диоды.

При положительном входном напряжении диод открыт и ток через него

,
где - прямое сопротивление диода.

Выходное напряжение

. , тогда . При отрицательном входном напряжении ток идет через диод , - обратное сопротивление диода.

При этом выходное напряжение

.

Как правило,

и . При изменении полярности включения диода график функции повернется на угол вокруг начала координат.
рис. 1.2. Схема и передаточная характеристика последовательного диодного ключа с нулевым уровнем включения.

Приведенной выше схеме соответствует нулевой уровень включения (уровень входного напряжения, определяющий отрицание или запирание диода). Для изменении уровня включения в цепь ключа вводят источник напряжения смещения

. В этом случае при диод открыт и , а при - закрыт и . Если изменить поляр­ность источника , то график функции приобретет вид, показанный пунктирной линией.
рис. 1.3. Схема и передаточная характеристика последовательного диодного ключа с ненулевым уровнем включения.

В качестве источника

часто используют резистивный делитель напряжения, подключенный к общему для электронного устройства источнику питания. Применяя переменный резистор как регулируемый делитель напряжения, можно изменять уровень включения.

Диодные ключи не позволяют электрически разделить управляющую и управляемые цепи, что часто требуется на практике. В этих случаях используются транзисторные ключи.

3. Транзисторные ключи

рис. 1.4. Схема и характеристики режима работы ключа на биполярном транзисторе.

Входная (управляющая) цепь здесь отделена от выходной (управляемой) цепи. Транзистор работает в ключевом режиме, характеризуемой двумя состояниями. Первое состояние определяется точкой

на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы , коллекторный ток равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение . Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы. Второе состояние определяется точкой и называется режимом насыщения. Он реализуется при положительных потенциалах базы. При этом ток базы определяется в основном сопротивлением резистора и , поскольку сопротивление открытого эмиттерного перехода мало. Коллекторный переход тоже открыт, и ток коллектора , а коллекторное напряжение . Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится под воздействием положительного входного напряжения. При этом повышению входного напряжения (потенциала базы) соответствует понижение выходного напряжения (потенциала коллектора), и наоборот. Такой ключ называется инвертирующим (инвертором). В рассмотренном транзисторном ключе уровни выходного напряжения, соответствующие режимам отсечки и насыщения стабильны и почти не зависят от температуры. Повторяющий ключ выполняют по схеме эмиттерного повторителя.

Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяется барьерными емкостями p-n-переходов и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Для повышения быстродействия и входного сопротивления применяют ключи на полевых транзисторах.

В статье даны ответы на вопросы: «Как выглядит электронная подпись», «Как работает ЭЦП», рассмотрены ее возможности и основные компоненты, а также представлена наглядная пошаговая инструкция процесса подписания файла электронной подписью.

Что такое электронная подпись?

Электронная подпись - это не предмет, который можно взять в руки, а реквизит документа, позволяющий подтвердить принадлежность ЭЦП ее владельцу, а также зафиксировать состояние информации/данных (наличие, либо отсутствие изменений) в электронном документе с момента его подписания.

Справочно:

Сокращенное название (согласно федеральному закону № 63) — ЭП, но чаще используют устаревшую аббревиатуру ЭЦП (электронная цифровая подпись). Это, например, облегчает взаимодействие с поисковиками в интернете, так как ЭП может также означать электрическую плиту, электровоз пассажирский и т.д.

Согласно законодательству РФ, квалифицированная электронная подпись — это эквивалент подписи, проставляемой «от руки», обладающий полной юридической силой. Помимо квалифицированной в России представлены еще два вида ЭЦП:

— неквалифицированная — обеспечивает юридическую значимость документа, но только после заключения дополнительных соглашений между подписантами о правилах применения и признания ЭЦП, позволяет подтвердить авторство документа и проконтролировать его неизменность после подписания,

— простая — не придает подписанному документу юридическую значимость до заключения дополнительных соглашений между подписантами о правилах применения и признания ЭЦП и без соблюдении законодательно закрепленных условий по ее использованию (простая электронная подпись должна содержаться в самом документе, ее ключ применяться в соответствии с требованиями информационной системы, где она используется, и прочее согласно ФЗ-63, ст.9), не гарантирует его неизменность с момента подписания, позволяет подтвердить авторство. Ее применение не допускается в случаях, связанных с государственной тайной.

Возможности электронной подписи

Физическим лицам ЭЦП обеспечивает удаленное взаимодействие с государственными, учебными, медицинскими и прочими информационными системами через интернет.

Юридическим лицам электронная подпись дает допуск к участию в электронных торгах, позволяет организовать юридически-значимый электронный документооборот (ЭДО) и сдачу электронной отчетности в контролирующие органы власти.

Возможности, которые предоставляет ЭЦП пользователям, сделали ее важной составляющей повседневной жизни и рядовых граждан, и представителей компаний.

Что означает фраза «клиенту выдана электронная подпись»? Как выглядит ЭЦП?

Сама по себе подпись является не предметом, а результатом криптографических преобразований подписываемого документа, и ее нельзя «физически» выдать на каком-либо носителе (токене, smart-карте и т.д.). Также ее нельзя увидеть, в прямом значении этого слова; она не похожа на росчерк пера либо фигурный оттиск. О том, как «выглядит» электронная подпись, расскажем чуть ниже.

Справочно:

Криптографическое преобразование — это зашифровка, которая построена на использующем секретный ключ алгоритме. Процесс восстановления исходных данных после криптографического преобразования без данного ключа, по мнению специалистов, должен занять большее время, чем срок актуальности извлекаемой информации.

Flash-носитель — это компактный носитель данных, в состав которого входит flash-память и адаптер (usb-флешка).

Токен — это устройство, корпус которого аналогичен корпусу usb-флешки, но карта памяти защищена паролем. На токене записана информация для создания ЭЦП. Для работы с ним необходимо подключение к usb-разъему компьютера и введения пароля.

Smart-карта — это пластиковая карта, позволяющая проводить криптографические операции за счет встроенной в нее микросхемы.

Sim-карта с чипом — это карта мобильного оператора, снабженная специальным чипом, на которую на этапе производства безопасным образом устанавливается java-приложение, расширяющее ее функциональность.

Как же следует понимать фразу «выдана электронная подпись», которая прочно закрепилась в разговорной речи участников рынка? Из чего состоит электронная подпись?

Выданная электронная подпись состоит из 3 элементов:

1 - средство электронной подписи, то есть необходимое для реализации набора криптографических алгоритмов и функций техническое средство. Это может быть либо устанавливаемый на компьютер криптопровайдер (КриптоПро CSP, ViPNet CSP), либо самостоятельный токен со встроенным криптопровайдером (Рутокен ЭЦП, JaCarta ГОСТ), либо «электронное облако». Подробнее прочитать о технологиях ЭЦП, связанных с использованием «электронного облака», можно будет в следующей статье Единого портала Электронной подписи.

Справочно:

Криптопровайдер — это независимый модуль, выступающий «посредником» между операционной системой, которая с помощью определенного набора функций управляет им, и программой или аппаратным комплексом, выполняющим криптографические преобразования.

Важно: токен и средство квалифицированной ЭЦП на нем должны быть сертифицированы ФСБ РФ в соответствии с требованиями федерального закона № 63.

2 - ключевая пара, которая представляет из себя два обезличенных набора байт, сформированных средством электронной подписи. Первый из них - ключ электронной подписи, который называют «закрытым». Он используется для формирования самой подписи и должен храниться в секрете. Размещение «закрытого» ключа на компьютере и flash-носителе крайне небезопасно, на токене — отчасти небезопасно, на токене/smart-карте/sim-карте в неизвлекаемом виде — наиболее безопасно. Второй — ключ проверки электронной подписи, который называют «открытым». Он не содержится в тайне, однозначно привязан к «закрытому» ключу и необходим, чтобы любой желающий мог проверить корректность электронной подписи.

3 - сертификат ключа проверки ЭЦП, который выпускает удостоверяющий центр (УЦ). Его назначение — связать обезличенный набор байт «открытого» ключа с личностью владельца электронной подписи (человеком или организацией). На практике это выглядит следующим образом: например, Иван Иванович Иванов (физическое лицо) приходит в удостоверяющий центр, предъявляет паспорт, а УЦ выдает ему сертификат, подтверждающий, что заявленный «открытый» ключ принадлежит именно Ивану Ивановичу Иванову. Это необходимо для предотвращения мошеннической схемы, во время развертывания которой злоумышленник в процессе передачи «открытого» кода может перехватить его и подменить своим. Таким образом, преступник получит возможность выдавать себя за подписанта. В дальнейшем, перехватывая сообщения и внося изменения, он сможет подтверждать их своей ЭЦП. Именно поэтому роль сертификата ключа проверки электронной подписи крайне важна, и за его корректность несет финансовую и административную ответственность удостоверяющий центр.

В соответствии с законодательством РФ различают:

— «сертификат ключа проверки электронной подписи» формируется для неквалифицированной ЭЦП и может быть выдан удостоверяющим центром;

— «квалифицированный сертификат ключа проверки электронной подписи» формируется для квалифицированной ЭЦП и может быть выдан только аккредитованным Министерством связи и массовых коммуникаций УЦ.

Условно можно обозначить, что ключи проверки электронной подписи (наборы байт) — понятия технические, а сертификат «открытого» ключа и удостоверяющий центр — понятия организационные. Ведь УЦ представляет собой структурную единицу, которая отвечает за сопоставление «открытых» ключей и их владельцев в рамках их финансово-хозяйственной деятельности.

Подводя итог вышеизложенному, фраза «клиенту выдана электронная подпись» состоит из трех слагаемых:

1. Клиент приобрел средство электронной подписи.
2. Он получил «открытый» и «закрытый» ключ, с помощью которых формируется и проверяется ЭЦП.
3. УЦ выдал клиенту сертификат, подтверждающий, что «открытый» ключ из ключевой пары принадлежит именно этому человеку.

Вопрос безопасности

Требуемые свойства подписываемых документов:

• целостность;
• достоверность;
• аутентичность (подлинность; «неотрекаемость» от авторства информации).

Их обеспечивают криптографические алгоритмы и протоколы, а также основанные на них программные и программно-аппаратные решения для формирования электронной подписи.

С определенной долей упрощения можно говорить, что безопасность электронной подписи и сервисов, предоставляемых на ее основе, базируется на том, что «закрытые» ключи электронной подписи хранятся в секрете, в защищенном виде, и что каждый пользователь ответственно хранит их и не допускает инцидентов.

Примечание: при приобретении токена важно поменять заводской пароль, таким образом, никто не сможет получить доступ к механизму ЭЦП кроме ее владельца.

Как подписать файл электронной подписью?

Для подписания файла ЭЦП нужно выполнить несколько шагов. В качестве примера рассмотрим, как поставить квалифицированную электронную подпись на свидетельство на товарный знак Единого портала Электронной подписи в формате.pdf. Нужно:

1. Кликнуть на документ правой кнопкой мышки и выбрать криптопровайдер (в данном случае КриптоАРМ) и графу «Подписать».

2. Пройти путь в диалоговых окнах криптопровайдера:

На этом шаге при необходимости можно выбрать другой файл для подписания, либо пропустить этот этап и сразу перейти к следующему диалоговому окну.

Поля «Кодировка и расширение» не требуют редактирования. Ниже можно выбрать, где будет сохранен подписанный файл. В примере, документ с ЭЦП будет размещен на рабочем столе (Desktop).

В блоке «Свойства подписи» выбираете «Подписано», при необходимости можно добавить комментарий. Остальные поля можно исключить/выбрать по желанию.

Из хранилища сертификатов выбираете нужный.

После проверки правильности поля «Владелец сертификата», нажимайте кнопку «Далее».

В данном диалоговом окне проводится финальная проверка данных, необходимых для создания электронной подписи, а затем после клика на кнопку «Готово» должно всплыть следующее сообщение:

Успешное окончание операции означает, что файл был криптографически преобразован и содержит реквизит, фиксирующий неизменность документа после его подписания и обеспечивающий его юридическую значимость.

Итак, как же выглядит электронная подпись на документе?

Для примера берем файл, подписанный электронной подписью (сохраняется в формате.sig), и открываем его через криптопровайдер.

Фрагмент рабочего стола. Слева: файл, подписанный ЭП, справа: криптопровайдер (например, КриптоАРМ).

Визуализация электронной подписи в самом документе при его открытии не предусмотрена ввиду того, что она является реквизитом. Но есть исключения, например, электронная подпись ФНС при получении выписки из ЕГРЮЛ/ЕГРИП через онлайн сервис условно отображается на самом документе. Скриншот можно найти по

Но как же в итоге «выглядит» ЭЦП , вернее, как факт подписания обозначается в документе?

Открыв через криптопровайдер окно «Управление подписанными данными», можно увидеть информацию о файле и подписи.

При нажатии на кнопку «Посмотреть» появляется окно, содержащее информацию о подписи и сертификате.

Последний скриншот наглядно демонстрирует как выглядит ЭЦП на документе «изнутри».

Приобрести электронную подпись можно по .

Задавайте другие вопросы по теме статьи в комментариях, эксперты Единого портала Электронной подписи обязательно ответят Вам.

Статья подготовлена редакцией Единого портала Электронной подписи сайт с использованием материалов компании SafeTech.

При полном или частичном использовании материала гиперссылка на www..

Совокупность символов, предназначенная для формирования электронной подписи, называется ключом ЭЦП. О том, как формируется и как применяется ключ электронной подписи, читайте в нашей статье.

Что такое ключ ЭЦП?

Определение данного понятия содержится в ст. 2 Федерального закона от 06.04.2011 N 63-ФЗ . Согласно этой норме под ключом ЭЦП понимается неповторяемое сочетание символов, при помощи которых формируется подпись.

В указанном Законе существует и еще одно понятие, содержащее слово «ключ». Это понятие ключа проверки ЭЦП. Ключ проверки электронной подписи — это неповторяемое сочетание символов, связанное с ключом ЭЦП, целью которого является осуществление проверки подлинности такой подписи.

Как получить ключ электронной подписи?

Для получения ключа следует обратиться в удостоверяющий центр. Найти ближайший к вам центр можно, набрав соответствующую информацию в поисковой строке браузера.

Вопрос о том, где получить ключ электронной подписи, заинтересованному лицу следует решить самостоятельно в зависимости от целей ее получения.

Прежде чем обращаться в удостоверяющий центр, следует разобраться с целями, для которых предполагается использование ключа, и выбрать вид ЭЦП, соответствующий этим целям.

В ст. 5 Федерального закона от 06.04.2011 N 63-ФЗ перечислены основные виды и подвиды ЭЦП:

• простая ЭЦП;
• усиленная ЭЦП;
• неквалифицированная усиленная ЭЦП;
• квалифицированная усиленная ЭЦП.

Из указанной классификации видно, что усиленная подпись может быть либо квалифицированной, либо неквалифицированной. Простая же ЭЦП подобной градации не имеет.

Другая (условная) градация предусматривает разделение ключей на закрытые и открытые.

Но эта градация уже была рассмотрена нами выше, т.к. открытый ключ электронной цифровой подписи - это ключ проверки ЭЦП. Закрытый же ключ - это те символы, при помощи которых сформирована ЭЦП.

В качестве признаков усиленной подписи выделяются:

• применение ключа подписи;
• при помощи нее имеется возможность идентифицировать человека, подписавшего документ;
• с ее помощью можно отследить изменения в электронный документ;
• формируется путем применения средств электронной подписи.

Эти признаки характерны для всех усиленных подписей. Квалифицированная подпись отличается от неквалифицированной двумя дополнительными характеристиками:

• ключ проверки ЭЦП прописывается в специальном сертификате;
• для нее применяются специальные средства, соответствующие отдельным требованиям законодательства.

Для получения ЭЦП представителю заявителя понадобится, в т.ч., доверенность на получение ключа ЭЦП. Она должна содержать указание на право:

• владения сертификатом;
• представления в удостоверяющий центр необходимой информации и документов;
• знать информацию, указанную в сертификате;
• получения инструкции по безопасности применения ЭЦП.

Документы для получения ЭЦП подаются в удостоверяющий центр самим заявителем или его уполномоченным лицом.

Как установить ключ ЭЦП?

Формирование и установка специального закрытого ключа ЭЦП — это прерогатива удостоверяющего центра. Ключ формируется для любого вида ЭЦП. Его установка осуществляется с выдачей владельцу ЭЦП всех необходимых инструкций.

Основным отличием простой подписи от усиленной ЭЦП является то, что для простой подписи сертификат ключа не формируется.

Вот критерии подписания простой подписью:

• подпись проставляется в электронном документе;
• ключ используется согласно порядку, установленному оператором информационной системы.

Необходимость формирования удостоверяющим центром ключа проверки, который содержится в специальном сертификате, является основным отличием ключа квалифицированной цифровой подписи от ключа неквалифицированной. Как следует из ч. 5 ст. 5 Федерального закона от 06.04.2011 N 63-ФЗ , для неквалифицированной ЭЦП такой сертификат может не изготовляться.

01августа 2001 года Этот материал посвящен вопросам защиты программного обеспечения взлома. А точнее, речь в нем пойдет об электронных ключах - одном из самых распространенных на сегодняшний день способов защиты программных продуктов.

Электронные ключи - фактически единственное техническое решение, которое обеспечивает приемлемый уровень защиты и, одновременно, доставляет наименьшие неудобства конечным пользователям.

Методы защиты программ

Среди технических решений, предлагаемых для защиты тиражируемого программного обеспечения, можно выделить несколько основных групп.

Использование ключевых дискет и компакт-дисков со специальным покрытием, паролей и регистрационных номеров

Эти методы защиты не требуют больших финансовых издержек при внедрении, однако обладают низкой стойкостью к взлому. Вследствие чего, применение такой защиты оправдано только для ПО нижней ценовой категории. Для подобных программ важна популярность и большие тиражи (иногда и за счет пиратских копий). Использование более надежной, но и дорогостоящей системы защиты, в данном случае, не будет иметь смысла (даже повлияет отрицательно).

Привязка к уникальным характеристикам компьютера

Стойкость к взлому у этого метода защиты гораздо выше, чем у предыдущих, при небольших затратах на внедрение. Однако из-за особенностей реализации механизма защиты он является самым неудобным для конечных пользователей и вызывает многочисленные нарекания. Ведь программу, защищенную подобным образом, нельзя перенести на другой компьютер, возникают трудности с модернизаций и т. п. Применение такой защиты целесообразно в случаях, когда производитель уверен, что не отпугнет клиентов.

Самый свежий пример использования этого метода - встроенная защита от копирования новых программных продуктов Microsoft.

Программно-аппаратная защита с использованием электронных ключей

На сегодняшний день это - наиболее надежный и удобный метод защиты тиражируемого ПО средней и высшей ценовой категории. Он обладает высокой стойкостью к взлому и не ограничивает использование легальной копии программы. Применение этого метода экономически оправдано для программ стоимостью свыше $80, так как использование даже самых дешевых электронных ключей увеличивает стоимость ПО на $10-15. Поэтому каждый производитель ключей стремится разработать новые, более дешевые модели для защиты многотиражных недорогих продуктов, не снижая при этом их эффективности.

Электронными ключами, в основном, защищают так называемый «деловой» софт: бухгалтерские и складские программы, правовые и корпоративные системы, строительные сметы, САПР, электронные справочники, аналитический софт, экологические и медицинские программы и т. п. Затраты на разработку таких программ велики, а соответственно высока их стоимость, поэтому ущерб от пиратского распространения будет значителен. Здесь электронные ключи являются оптимальной защитой.

Как видно, выбирая средство защиты, разработчик должен исходить из принципа экономической целесообразности. Защита должна выполнить свое основное предназначение - существенно сократить, а в идеале - прекратить, потери от пиратства, не сильно при этом увеличивая стоимость программы, что может отрицательно отразиться на объеме продаж. Производитель также обязан учитывать интересы пользователей. В идеале защита не должна причинять им никаких неудобств.

Что такое электронный ключ

Электронный ключ предотвращает незаконное использование (эксплуатацию) программы. Часто говорят, что ключ защищает от копирования, но это не совсем верно. Защищенную программу можно скопировать, только копия без ключа работать не будет. Т. о. копирование просто не имеет смысла.

Собственно электронный ключ - это устройство размером, как принято говорить, «со спичечный коробок» , которое подсоединяется к одному из портов компьютера. Ключ состоит из платы с микросхемами (вспомогательные элементы, микроконтроллер и память), заключенной в пластиковый корпус. Микроконтроллер содержит так называемую «математику» - набор команд, реализующих некую функцию или функции, которые служат для генерации информационных блоков обмена ключа и защищенной программы. Иначе эти блоки называются «вопросы и ответы». Память электронного ключа содержит информацию о его характеристиках, а также данные пользователя. Ключ имеет два разъема. С помощью одного он подсоединяется к LPT-порту (параллельному порту) компьютера, другой служит для подключения периферийного устройства. При правильной эксплуатации современный электронный ключ обычно не вносит помех в работу принтеров, сканеров и прочей периферии, которая подключена через него к параллельному порту.

Какие бывают электронные ключи

Электронные ключи чрезвычайно разнообразны по своему исполнению (внутренние и внешние), назначению, внешнему виду и т. п. Их можно также классифицировать по совместимости с программными средами и типами компьютеров, по способу подключения и степени сложности (функциональности) и т. д. Однако рассказ обо всех разновидностях ключей занял бы много времени, поэтому следует остановиться на самых широко применяемых решениях.

Итак, чаше всего используются электронные ключи, предназначенные для защиты локальных и сетевых Windows и DOS-приложений. Основную массу ключей на сегодняшний день составляют устройства для параллельного порта. Однако все большую популярность приобретают USB-ключи, и велика вероятность, что в ближайшем будущем они составят серьезную конкуренцию LPT-ключам.

Для защиты дорогостоящего ПО используют сложные (многофункциональные) ключи, для защиты программ подешевле применяют более простые ключи.

По устройству электронные ключи делятся на

• Ключи, не содержащие встроенной памяти
  Такие ключи не обеспечивают должную степень защищенности приложения. Ведь только наличие памяти в дополнение к логическому блоку ключа позволяет строить систему защиту любой сложности. В памяти ключа можно хранить информацию, необходимую для работы программы, списки паролей (по существу, электронный ключ может использоваться в качестве средства идентификации) и т. п. Объем памяти большинства современных ключей достигает обычно несколько сотен байт. Использование ключей без встроенной памяти может быть оправданным только для защиты дешевых многотиражных программ.
• Ключи, содержащие только память
  Этот класс ключей является морально устаревшим. Такие ключи больше не выпускаются, но достаточно большое их количество пока сохраняется у конечных пользователей ПО.
• Ключи на заказном ASIC-чипе
  На сегодняшний день это самый распространенный класс ключей. Их функциональность определяется конкретным видом ASIC-чипа. Недостатком таких ключей является, если можно так выразится, «завершенность» конструкции. Диапазон их свойств ограничен определенными при создании микросхемы рамками. Все ключи одной модели работают по одинаковому алгоритму или алгоритмам (т. е. в них содержаться функции одинакового вида). Такая особенность может неблагоприятно сказываться на степени стойкости системы защиты. Ведь часто повторяющаяся модель защиты облегчает задачу взломщика.
• Микропроцессорные ключи
  Этот тип ключей, в отличие от предыдущего, обладает гораздо более гибким устройством. В контроллер микропроцессорного ключа можно «прошивать» программу, реализующую функции, разные для каждого клиента. В принципе, любой микропроцессорный ключ легко можно запрограммировать так, что он будет работать по своему, уникальному алгоритму.

Электронный ключ - это аппаратная часть защиты. Программную часть составляет специальное ПО для работы с ключами. В его состав входят инструменты для программирования ключей, утилиты установки защиты и диагностики, драйверы ключей и др.

Защита программ с помощью ключа

Чтобы установить систему защиты необходимо запрограммировать нужным образом электронный ключ, т. е. внести в его память информацию, по которой защищенная программа будет идентифицировать ключ и «привязать» к ключу программу путем установки автоматической защиты и/или защиты при помощи функций API.

Для программирования памяти ключа, в основном, используют специальные утилиты, с помощью которых считывается и перезаписывается содержимое полей памяти, редактируются, изменяются или удаляются сами поля, производится дистанционное программирование ключа. Также утилиты программирования используются для отладки схемы защиты. С их помощью проверяют правильность выполнения функций API, создают массивы вопросов и ответов ключа и т. п.

Способы защиты

Есть системы защиты, которые устанавливаются на исполняемые программные модули (навесная или автоматическая защита), и системы защиты, которые встраиваются в исходный код программы (защита при помощи функций API).

Автоматическая защита

Исполняемый файл программы обрабатывается соответствующей утилитой, входящей в комплект ПО для работы с ключами. Как правило, данный способ защиты почти полностью автоматизирован, процесс установки занимает всего несколько минут и не требует специальных знаний. После этого программа оказывается «настроенной» на электронный ключ с определенными параметрами.

Утилиты автоматической защиты обычно имеют множество сервисных функций, которые позволяют выбирать различные режимы «привязки» программы к ключу и реализовывать дополнительные возможности. Например, такие, как защита от вирусов, ограничение времени работы и числа запусков программы и т. д.

Однако следует иметь в виду, что этот способ не может обеспечить достаточную надежность. Так как модуль автоматической защиты прикрепляется к готовой программе, то есть вероятность, что опытному хакеру удастся найти «точку соединения» и «отцепить» такую защиту. Хорошая утилита автоматической защиты должна обладать опциями, затрудняющими попытки отладки и дизассемблирования защищенной программы.

Защита при помощи функций API

Этот метод защиты основан на использовании функций API, собранных в объектных модулях. Функции API позволяют выполнять с ключом любые операции (поиск ключа с заданными характеристиками, чтение и запись данных, подсчет контрольных сумм, преобразование информации и т. п.). Это позволяет создавать нестандартные схемы защиты, подходящие для любых случаев. Вообще, можно сказать, что возможности API-защиты ограничены только богатством фантазии разработчика.

Библиотеки специальных функций API и примеры их использования, написанные на различных языках программирования, должны входить в комплект программного обеспечения для работы с ключами. Для установки защиты необходимо написать вызовы нужных функций API, вставить их в исходный код программы и скомпилировать с объектными модулями. В результате защита окажется внедренной глубоко в тело программы. Использование функций API обеспечивает гораздо более высокую степень защищенности, чем автоматическая защита

Практически единственный «недостаток» этого способа защиты, по мнению некоторых производителей ПО, заключается в дополнительных затратах на обучение персонала работе с API-функциями. Однако без использования API невозможно рассчитывать на приемлемую стойкость системы защиты. Поэтому в целях облегчения жизни разработчиков производители систем защиты работают над программами, упрощающими установку API-защиты.

В общих чертах работу системы защиты можно представить таким образом:

В процессе работы защищенная программа передает электронному ключу информацию, так называемый «вопрос». Электронный ключ ее обрабатывает и возвращает обратно - «отвечает». Программа на основе возвращенных данных идентифицирует ключ. Если он имеет верные параметры, программа продолжает работать. Если же параметры ключа не подходят, либо он не подсоединен, то программа прекращает свою работу или переходит в демонстрационный режим.

Противостояние разработчиков систем защиты и взломщиков (хакеров или кракеров) - это гонка вооружений. Постоянное совершенствование средств и способов взлома вынуждает разработчиков защиты непрерывно обновлять или изобретать новые средства и методы защиты, чтобы находиться на шаг впереди. Ведь схема, которая была эффективной вчера, сегодня может оказаться непригодной.

Методы взлома защиты

Изготовление аппаратной копии ключа

Этот метод заключается в считывании специальными программными и аппаратными средствами содержимого микросхемы памяти ключа. Затем данные переносятся в микросхему другого ключа («»болванку). Способ этот достаточно трудоемкий и может применяться, если память ключа не защищена от считывания информации (что было характерно для ключей, содержащих только память). К тому же, создание аппаратной копии ключа не решает проблему тиражирования программы, ведь она все равно остается «привязанной», но только к другому ключу. По этим причинам изготовление аппаратных копий ключей не получило широкого распространения

Изготовление эмулятора (программной копии) ключа

Самый распространенный и эффективный метод взлома, который заключается в создании программного модуля (в виде драйвера, библиотеки или резидентной программы), воспроизводящего (эмулирующего) работу электронного ключа. В результате защищенная программа перестает нуждаться в ключе.

Эмуляторы могут воспроизводить работу ключей определенной модели, или ключей, поставляемых с какой-то программой, или одного конкретного ключа.

По организации их можно разделить на эмуляторы структуры и эмуляторы ответов. Первые воспроизводят структуру ключа в деталях (обычно это универсальные эмуляторы), вторые работают на основе таблицы вопросов и ответов конкретного ключа.

В простейшем случае для создания эмулятора хакер должен найти все возможные верные вопросы к ключу и сопоставить им ответы, то есть получить всю информацию, которой обменивается ключ и программа.

Современные ключи обладают целым набором средств, предотвращающих эмуляцию. Прежде всего, это различные варианты усложнения протокола обмена ключа и защищенной программы, а также кодирование передаваемых данных. Используются следующие основные виды защищенных протоколов обмена или их сочетания:

• плавающий протокол - вместе с реальными данными передается «мусор», причем со временем порядок чередования и характер, как реальных, так и ненужных данных, изменяется хаотическим образом
• кодированный протокол - все передаваемые данные кодируются
• с автоматической верификацией - любая операция записи в память ключа сопровождается автоматической проверкой данных на адекватность

Дополнительное усложнение протокола обмена достигается за счет увеличения объема передаваемых сведений и количества вопросов к ключу. Современные ключи обладают памятью, достаточной для обработки достаточно больших объемов данных. Например, ключ с памятью 256 байт может обработать за один сеанс до 200 байт информации. Составление таблицы вопросов к такому ключу на сегодняшний день представляется весьма трудоемкой задачей.

Отделение модуля автоматической защиты

Как уже говорилось ранее, автоматическая защита не обладает достаточной степенью стойкости, так как не составляет с защищенной программой единого целого. Вследствие чего, «конвертную защиту» можно, при известных усилиях, снять. Существует целый ряд инструментов, используемых хакерами для этой цели: специальные программы автоматического взлома, отладчики и дизассемблеры. Один из способов обхода защиты - определить точку, в которой завершается работа «конверта» защиты и управление передается защищенной программе. После этого принудительно сохранить программу в незащищенном виде.

Однако в арсенале производителей систем защиты есть несколько приемов, позволяющих максимально затруднить процесс снятия защиты. Хорошая утилита автоматической защиты обязательно включает опции, которые обеспечивают

• противодействие автоматическим программам взлома,
• противодействие отладчикам и дизассемблерам (блокировка стандартных отладочных средств, динамическое кодирование модуля защиты, подсчет контрольных сумм участков программного кода, технология «безумного кода» и др.),
• кодирование защищенной тела и оверлеев программы с помощью алгоритмов (функций) преобразования.

Удаление вызовов функций API

Чтобы удалить вызовы функций API из исходного текста программы, хакеры, используя отладчики и дизассемблеры, находят места, из которых происходят вызовы, или точки входа в функции, и соответствующим образом исправляют программный код. Однако при правильной организации API-защиты этот способ становится очень трудоемким. К тому же взломщик никогда не может быть до конца уверен, что правильно и полностью удалил защиту, и программа будет работать без сбоев.

Существует несколько эффективных приемов противодействия попыткам удаления или обхода вызовов функций API:

• использование «безумного кода»: при создании функций API их команды перемешиваются с «мусором» - ненужными командами, т.о. код сильно зашумляется, что затрудняет исследование логики работы функций
• использование множества точек входа в API: в хорошей API-защите каждая функция имеет свою точку входа. Для полной нейтрализации защиты злоумышленник должен отыскать все точки

Программно-аппаратная защита предоставляет человеку, который ее внедряет, достаточно большую свободу действий. Даже при автоматической защите можно выбирать среди имеющихся опций и соответственно определять свойства защищенной программы. А уж при использовании функций API можно реализовать любую, даже самую изощренную модель защиты. Т. о. единой и детально расписанной схемы построения защиты не существует. Однако есть много способов придать защите дополнительную стойкость (ниже приводятся лишь некоторые из них).

Методы противодействия взлому

Комбинирование автоматической и API защиты

Как говорилось выше, каждый из этих видов защиты имеет свои узкие места. Но вместе они прекрасно дополняют друг друга и составляют труднопреодолимую преграду даже для опытного взломщика. При этом автоматическая защита играет роль своеобразной скорлупы, внешнего рубежа, а защита API является ядром.

API защита

При API-защите рекомендуется использовать несколько функций. Их вызовы необходимо распределить по коду приложения и перемешать переменные функций с переменными приложения. Таким образом, защита API оказывается глубоко внедренной в программу, и взломщику придется немало потрудиться, чтобы определить и выбрать все функции защиты.

Обязательным является использование алгоритмов (или функций) преобразования данных. Кодирование информации делает бессмысленным удаление вызовов функций API, ведь при этом данные не будут декодированы.

Эффективный прием усложнения логики защиты - это откладывание реакции программы на коды возврата функций API. В этом случае программа принимает решение о дальнейшей работе спустя какое-то время после получения кодов возврата. Что заставляет взломщика прослеживать сложные причинно-следственные связи и исследовать в отладчике слишком большие участки кода.

Автоматическая защита

При автоматической защите необходимо задействовать опции защиты от отладочных и дизассемблирующих средств, опции кодирования и проверки ключей по времени. Полезно также использовать защиту от вирусов. При этом проверяется CRC участков кода, а значит, файл предохраняется и от модификации.

Обновление системы защиты

После внедрения системы защиты важно не забывать о своевременном обновлении ПО для работы с ключами. Каждый новый релиз - это устраненные ошибки, закрытые «дыры» и новые возможности защиты. Также необходимо постоянно отслеживать ситуацию на рынке систем защиты и, в случае необходимости, своевременно менять систему защиты на более прогрессивную и надежную.

Возможности электронного ключа

Конечно, прежде всего, ключ предназначен для защиты программ. Однако потенциал современной программно-аппаратной защиты настолько велик, что позволяет применять электронные ключи для реализации маркетинговой стратегии и оптимизации продаж. Вот несколько вариантов такого «нецелевого» использования.

Демо-версии

С помощью электронных ключей можно легко создавать демо-версии программных продуктов без написания демонстрационного варианта программы. Можно свободно распространять копии, заблокировав или ограничив некоторые возможности программы, которые активируются только с помощью электронного ключа. Или же предоставлять клиентам полнофункциональную программу в качестве пробной («trial») версии, ограничив количество ее запусков. А после оплаты продлевать срок пользования программой или вовсе снимать ограничение.

Аренда и лизинг

Если программа дорогостоящая, то часто бывает удобно и выгодно продавать ее по частям или сдавать в аренду. В этом случае ключи также окажут большую услугу. Как это происходит? Полноценная рабочая копия программы, ограниченная по времени работы, предоставляется клиенту. После того, как клиент внесет очередной платеж, срок пользования программой продлевается с помощью дистанционного перепрограммирования памяти ключа.

Продажа программы по частям

Если программа состоит из нескольких компонентов (например, набор электронных переводчиков - англо-русский, франко-русский и т. п.), то можно включать в комплект поставки все модули, но активировать только те из них, за которые заплачено. При желании клиент всегда может оплатить интересующий его компонент программы, который будет активирован с помощью дистанционного программирования ключа.

Обновление защищенной программы

Производитель выпустил новую версию программы. Теперь перед ним возникает проблема обновления программы у зарегистрированных пользователей. Дистанционное программирование ключей делает эту процедуру быстрой и легкой. При выходе новой версии программы пользователям предыдущих версий не нужно выдавать или продавать новый ключ. Нужно всего лишь перепрограммировать участок памяти имеющегося ключа и переслать клиенту новую версию (бесплатно или за небольшую доплату - зависит от маркетинговой политики фирмы).

Лицензирование в локальных вычислительных сетях

Под лицензированием в данном случае понимается контроль количества используемых копий программы. Производителям сетевого ПО хорошо знакома ситуация, когда покупается одна лицензионная программа, а в ЛВС работают с десятками ее копий. В этих условиях электронный ключ становится эффективным средством, предотвращающим запуск «сверхлимитных» копий программы.

Как осуществляется лицензирование? Допустим, пользователь собирается установить в сети какую-то программу (бухгалтерская, складская и т. п.). При покупке он указывает число копий программы, которое ему необходимо, и получает соответствующую лицензию. Производитель передает клиенту дистрибутив и нужным образом запрограммированный ключ. Теперь пользователь сможет работать только с тем количеством копий, за которое заплатил. При необходимости он всегда может докупить недостающие копии, а производитель перепрограммирует ему электронный ключ, не выходя из своего офиса.

Легко заметить, что современная программно-аппаратная система защиты предоставляет множество сервисных функций, которые позволяют организовать эффективную маркетинговую политику и, естественно, получить дополнительную (и весьма ощутимую) выгоду.

Будущее электронного ключа

Пока существует ПО и стоит проблема компьютерного пиратства, программно-аппаратная защита останется актуальной. Что конкретно она будет представлять собой лет через десять, сказать трудно. Но уже сейчас можно отметить некоторые тенденции, которые становятся очевидными.

Широкую популярность приобретают USB-ключи и, скорее всего, они постепенно вытеснят ключи для параллельного порта. В ключах будут реализованы более сложные и стойкие алгоритмы, увеличится объем памяти.

Электронные ключи (немного иначе устроенные) начинают применять в качестве средств идентификации компьютерных пользователей. Такими ключами-идентификаторами в сочетании со специальными программами можно защищать web-страницы.

Все больше будут использоваться возможности электронных ключей для формирования маркетинговой стратегии фирм-производителей софта, для продвижения программных продуктов.

Электронная подпись - это математическая схема, предназначенная для отображения подлинности электронных сообщений либо документов. Действительная цифровая подпись предоставляет все основания для получателя полагать, что сообщение было создано с помощью известного отправителя, что оно действительно отправлено (аутентификация и безотказность), а также то, что письмо не изменили в процессе передачи (целостность).

Отвечая на вопрос: «ЭЦП - что это такое?» - стоит отметить, что являются стандартным элементом большинства криптографических наборов протоколов и обычно используются для распространения ПО, совершения финансовых операций, а также во многих иных случаях, когда это важно для определения подделки или фальсификации.

Цифровые подписи зачастую применяются для реализации электронных подписей. Это более широкий термин, который относится к любым данным электронного типа. Вместе с тем не каждая электронная подпись является цифровой.

Цифровые подписи используют асимметричную криптографию. Во многих случаях они обеспечивают определенный уровень проверки и безопасности для сообщений, которые были отправлены по незащищенному каналу. Будучи правильно реализованной, цифровая подпись позволяет полагать, что сообщение было отправлено с помощью заявленного отправителя. Цифровые печати и подписи эквивалентны собственноручным подписям и реальным печатям.

ЭЦП - что это такое?

Цифровые подписи подобны традиционным собственноручным подписям во многих отношениях, при этом их труднее подделать, чем рукописные. Цифровые схемы подписи имеют криптографические основы и должны быть выполнены должным образом, чтобы не потерять эффективность. Как подписать документ ЭЦП? Нужно использовать 2 парных криптоключа.

ЭЦП могут также реализовать принцип безотказности. Это означает, что подписчик не может успешно утверждать, что он не подписывал сообщение. Кроме того, некоторые схемы предлагают временную метку для цифровой подписи и даже если закрытый ключ подвергается воздействию, подпись остается действительной. ЭЦП могут быть представлены в виде битовой строки и могут быть применены в электронной почте, контрактах или сообщении, отправленном с помощью какого-либо криптографического протокола.

Криптография с открытым ключом или структура ЭЦП

Что это такое? Цифровая схема подписи включает в себя одновременно три алгоритма.

Алгоритм генерации ключа, выбирающий секретный ключ равномерным и случайным образом из множества возможных частных. Он выдает ключ секретный и идущий с ним в паре открытый.

Алгоритм подписи, который, учитывая сообщение и закрытый ключ, собственно и производит подпись.

Проверочный алгоритм подписи, который учитывает сообщение, открытый ключ и подпись и принимает или же отклоняет отправку письма, определяя подлинность.

Как установить ЭЦП?

Для того чтобы использовать цифровую подпись, необходимо наделить ее двумя основными свойствами. Что же нужно учитывать перед тем, как подписать документ ЭЦП?

Во-первых, подлинность подписи, генерируемой из фиксированного сообщения и секретного ключа, может быть проверена с помощью соответствующей открытой информации.

Во-вторых, должно быть вычислительно неосуществимо подобрать правильную подпись не зная секретного ключа. ЭЦП представляет собой механизм аутентификации, который позволяет создателю сообщения прикрепить код, который действует в качестве подписи.

Применение цифровых подписей

Поскольку современные организации постепенно отходят от бумажных документов с подписями, выполненными чернилами, ЭЦП могут обеспечить дополнительное заверение подлинности и доказательство авторства, идентичности и статуса документа. Кроме того, цифровая подпись может быть средством, подтверждающим информированное согласие и одобрение подписавшей стороны. Таким образом, ЭЦП для физических лиц - реальность.

Аутентификация

Несмотря на то что письма могут включать в себя подробную информацию, не всегда можно достоверно определить отправителя. Цифровые подписи могут быть использованы для аутентификации источника сообщений. Когда секретный ключ ЭЦП привязан к конкретному пользователю, это подтверждает, что сообщение было отправлено именно им. Значение уверенности в том, что отправитель подлинный, особенно очевидна в финансовых сферах.

Целостность

Во многих сценариях отправитель и получатель письма нуждаются в точном подтверждении, что оно не было изменено при передаче. Хотя шифрование скрывает содержимое отправленного объекта, возможно лишь изменить зашифрованное сообщение, без понимания его смысла. Некоторые способны предотвратить это, но не во всех случаях. В любом случае проверка ЭЦП при расшифровке обнаружит нарушение целостности письма.

Однако если сообщение подписано цифровой подписью, любое изменение в нем после подписания дезавуирует подпись. Кроме того, не существует эффективного метода изменить сообщение и произвести новое с действительной подписью, потому что это считается вычислительно невозможным.

Неотрекаемость

Неотрекаемость или невозможность отрицания происхождения письма является важным аспектом в развитии ЭЦП. Что это такое? Это означает, что юридическое лицо, отправившее некоторую информацию, не может в дальнейшем отрицать, что подписало ее. Аналогичным образом доступ к открытому ключу не позволяет злоумышленникам подделывать действительную подпись. Такие же последствия несет и применение ЭЦП для физических лиц.

При этом следует акцентировать внимание на том, что все свойства подлинности, безотказности и т.д. зависят от секретного ключа, который не должен быть отозван до его использования. Открытые ключи также должны быть аннулированы в паре с секретными после использования. Проверка ЭЦП на предмет «отзыва» происходит по определенному запросу.

Ввод секретного ключа на смарт-карте

Все криптосистемы, функционирующие на принципах использования открытого/закрытого ключа, полностью зависят от содержания данных в секрете. Секретный ключ ЭЦП может храниться на компьютере пользователя и быть защищен локальным паролем. Однако такой способ имеет два недостатка:

• пользователь может подписывать документы исключительно на данном конкретном компьютере;
• безопасность секретного ключа полностью зависит от безопасности компьютера.

Более надежная альтернатива для хранения секретного ключа - смарт-карта. Многие смарт-карты оснащены защитой от несанкционированного вмешательства.

Как правило, пользователь должен активировать свою смарт-карту, введя персональный идентификационный номер или PIN-код (таким образом обеспечивая Это может быть устроено так, что закрытый ключ никогда не покидает смарт-карту, хотя это не всегда реализуется в криптопро ЭЦП.

Если смарт-карта украдена, злоумышленнику будет по-прежнему нужен PIN-код для создания цифровой подписи. Это несколько снижает безопасность данной схемы. Смягчающим фактором является то, что сгенерированные ключи, если они хранятся на смарт-картах, как правило, трудно скопировать, предполагается, что они существуют только в одном экземпляре. Таким образом, когда потеря смарт-карты будет обнаружена владельцем, соответствующий сертификат может быть немедленно отозван. Закрытые ключи, защищенные только программным обеспечением, проще скопировать, и такие утечки гораздо труднее обнаружить. Поэтому использование ЭЦП без дополнительной защиты небезопасно.