PKCS 1 - PKCS 1

В криптография, PKCS # 1 является первым из семейства стандартов, называемых Стандарты криптографии с открытым ключом (PKCS), опубликовано RSA Laboratories. В нем представлены основные определения и рекомендации по реализации ЮАР алгоритм для криптография с открытым ключом. Он определяет математические свойства открытых и закрытых ключей, примитивные операции для шифрования и подписей, безопасные криптографические схемы и связанные с ними ASN.1 синтаксические представления.

Текущая версия - 2.2 (27.10.2012). По сравнению с 2.1 (2002-06-14), которая была переиздана как RFC 3447, версия 2.2 обновляет список разрешенных алгоритмов хеширования, чтобы привести их в соответствие с FIPS 180-4, поэтому добавлены SHA-224, SHA-512/224 и SHA-512/256.

Ключи

Стандарт PKCS # 1 определяет математические определения и свойства, которые должны иметь открытый и закрытый ключи RSA. Традиционная пара ключей основана на модуле, ${displaystyle n}$ , то есть произведение двух различных больших простые числа, ${displaystyle p}$ и ${displaystyle q}$ , так что ${displaystyle n = pq}$ .

Начиная с версии 2.1, это определение было обобщено, чтобы разрешить использование ключей с несколькими простыми числами, где количество различных простых чисел может быть два или более. При работе с ключами с несколькими простыми числами все простые множители обычно обозначаются как ${displaystyle r_ {i}}$ для некоторых ${displaystyle i}$ , такое, что:

{displaystyle n = r_ {1} cdot r_ {2} cdot ... cdot r_ {i},}

за

{displaystyle igeq 2}

Для удобства обозначений ${displaystyle p = r_ {1}}$ и ${displaystyle q = r_ {2}}$ .

Открытый ключ RSA представлен в виде кортежа ${displaystyle (n, e)}$ , где целое число ${displaystyle e}$ является публичным экспонентом.

Закрытый ключ RSA может иметь два представления. Первая компактная форма - это кортеж ${displaystyle (n, d)}$ , куда ${displaystyle d}$ - частный показатель. Вторая форма содержит не менее пяти членов (p, q, dp, dq, qinv) или более для ключей с несколькими простыми числами. Хотя эти дополнительные термины математически избыточны для компактной формы, они допускают определенные вычислительные оптимизации при использовании ключа. В частности, второй формат позволяет получить открытый ключ.^[1]

Примитивы

Стандарт определяет несколько основных примитивов. Примитивные операции предоставляют фундаментальные инструкции по превращению необработанных математических формул в вычислимые алгоритмы.

I2OSP - Примитив целого числа в октетную строку - преобразует (потенциально очень большое) неотрицательное целое число в последовательность байтов (октетную строку).
OS2IP - октетная строка в целочисленный примитив - интерпретирует последовательность байтов как неотрицательное целое число
RSAEP - RSA Encryption Primitive - шифрует сообщение с помощью открытого ключа
RSADP - RSA Decryption Primitive - расшифровывает зашифрованный текст с помощью закрытого ключа
RSASP1 - RSA Signature Primitive 1 - Создает подпись над сообщением с использованием закрытого ключа
RSAVP1 - RSA Verification Primitive 1 - проверяет подпись для сообщения с использованием открытого ключа

Схемы

Сами по себе примитивные операции не обязательно обеспечивают безопасность. Концепция криптографической схемы заключается в определении алгоритмов более высокого уровня или использования примитивов для достижения определенных целей безопасности.

Существует две схемы шифрования и дешифрования:

РГАЭС-ОАЭП: улучшено Enшифрование / дешифрование Scheme; на основе Оптимальное заполнение асимметричным шифрованием схема, предложенная Михир Белларе и Филип Рогавей.
RSAES-PKCS1-v1_5: старая схема шифрования / дешифрования, впервые стандартизованная в версии 1.5 PKCS # 1.

Примечание. В RSAES-OAEP в PKCS # 1 версии 2.1 было внесено небольшое изменение, в результате чего RSAES-OAEP в PKCS # 1 версии 2.0 стал полностью несовместимым с RSA-OAEP в PKCS # 1 версии 2.1 и 2.2.

Также есть две схемы работы с подписями:

РСАССА-ПСС: улучшенная пробабилистический Sвоспламенение Sхиме с аппендиксом; на основе схема вероятностной подписи Первоначально изобретен Белларе и Рогэвэем.
RSASSA-PKCS1-v1_5: старый Sвоспламенение SCheme с Аppendix как первый стандартизированный в версии 1.5 PKCS # 1.

Две схемы подписи используют отдельно определенные методы кодирования:

EMSA-PSS: метод кодирования приложения подписи, вероятностная схема подписи.
EMSA-PKCS1-v1_5: метод кодирования для приложения подписи, впервые стандартизованный в версии 1.5 PKCS # 1.

Схемы подписи на самом деле подписи с приложением, что означает, что вместо того, чтобы подписывать некоторые входные данные напрямую, хэш-функция сначала используется для создания промежуточного представления данных, а затем подписывается результат хеширования. Этот метод почти всегда используется с RSA, потому что объем данных, которые могут быть подписаны напрямую, пропорционален размеру ключей; который почти всегда намного меньше объема данных, которые приложение может пожелать подписать.

История версий

Версии 1.1–1.3, с февраля по март 1991 г., частное распространение.
Версия 1.4, июнь 1991 г., опубликована для семинара разработчиков NIST / OSI.
Версия 1.5, ноябрь 1993 г. Первая публичная публикация. Переиздано как RFC 2313.
Версия 2.0, сентябрь 1998 г. Переиздано как RFC 2437.
Версия 2.1, июнь 2002 г. Переиздано как RFC 3447.
Версия 2.2, октябрь 2012 г. Переиздано как RFC 8017.

Реализации

Ниже приведен список библиотек криптографии, которые обеспечивают поддержку PKCS # 1:

Атаки

Были обнаружены множественные атаки на PKCS # 1 v1.5.^[2]^[3]

В 1998 г. Даниэль Блейхенбахер опубликовал основополагающую статью о том, что стало известно как Атака Блейхенбахера (также известная как «атака миллиона сообщений»).^[3]^[4] PKCS # 1 был впоследствии обновлен в версии 2.0, и пользователям, желающим продолжить использование старой версии стандарта, были выпущены исправления.^[2]С небольшими вариациями эта уязвимость все еще существует на многих современных серверах.^[5]

В 2006 году Блейхенбахер представил новую атаку подделки подписи RSASSA-PKCS1-v1_5.^[6]

Смотрите также

Сравнение криптографических библиотек

внешняя ссылка

RFC 8017 - PKCS # 1: Спецификации криптографии RSA, версия 2.2
PKCS # 1 v2.2: стандарт криптографии RSA на Wayback Machine (архивировано 10 апреля 2016 г.)
Повышение стандарта для подписей RSA: RSA-PSS на Wayback Machine (Архивировано 4 апреля 2004 г.)

[1] Илмари Каронен (27 октября 2017 г.). «Могу ли я получить открытый ключ из закрытого ключа RSA?». Обмен стеком.

[Coron-2] а ^б Жан-Себастьян Корон, Марк Джой, Дэвид Наккаш, и Паскаль Пайе (2000). Новые атаки на шифрование PKCS # 1 v1.5 (PDF). Конспект лекций по информатике. 1807. ЕВРОКРИПТ. С. 369–381. Дои:10.1007/3-540-45539-6. ISBN 978-3-540-67517-4. S2CID 8447520.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

[Bard12-3] а ^б Ромен Барду, Риккардо Фокарди, Юсуке Кавамото, Лоренцо Симионато, Грэм Стил, Джо-Кай Цай (2012). «Эффективная защита от атак Oracle на криптографическое оборудование». Rr-7944. INRIA: 19.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)

[4] RFC 3218 - Предотвращение атаки миллиона сообщений на синтаксис криптографических сообщений

[5] Ханно Бёк; Юрай Соморовский; Крейг Янг. «Робот-атака: возвращение угрозы оракула Блейхенбахера». Получено 27 февраля, 2018.

[6] Тэцуя Идзу, Масахико Такенака, Такеши Симояма (апрель 2007 г.). "Анализ атаки на подделку документов Блейхенбахером". Вторая международная конференция по доступности, надежности и безопасности (ARES'07). IEEE. С. 1167–1174. Дои:10.1109 / ARES.2007.38. ISBN 978-0-7695-2775-8. S2CID 2459509.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]