ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
Сибирского отделения РАН
Проект
 |
|
|
ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА |
|
Теоретическое обоснование и реализация эффективных
доказуемо-стойких методов защиты информации для
полнотекстовых баз данных в среде Internet
Фундаментальной научной проблемой, на решение которой направлен предлагаемый проект, является теоретическое обоснование, разработка и исследование эффективных криптографических методов защиты текстовой информации, хранящейся в SQL базах данных.
Конкретная фундаментальная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, заключается в разработке и исследовании новых методов защиты информации в базах данных от несанкционированного доступа, основанных на эффективных гомофонных кодах.
Предлагаемые методы в отличие от ранее известных будут во-первых - доказуемо стойкими, во-вторых обладать высокой скоростью, позволяющей их использование в среде Internet, в-третьих объем используемых секретных ключей (паролей) невелик (не превышает нескольких десятков символов, что сравнимо с длиной используемых в настоящее время паролей доступа к удаленной системе).
Предлагаемый авторами проекта подход предусматривает использование последних достижений теории сложности алгоритмов и универсального кодирования источников информации. Впервые будут разработаны методы гомофонного кодирования, предназначенные для описания, сжатия и рандомизации сообщений, объем памяти и время кодирования которых, как функция избыточности (r), равны соответственно ( O((1/r)const)) бит и (O(log1/r log log1/r)) бит-операций (при r стремящимся к нулю). Это позволяет построить на их основе доказуемо стойкие методы защиты информации в базах данных, использующих секретные ключи небольшого объема.
Современное развитие Internet технологий предоставляет неограниченные возможности для предоставления в мировое информационное пространство, формируемое сетью Internet, разноплановой информации и создания различных информационных систем, в том числе основанных на использовании информации из баз данных.
Возможности SQL баз данных и WWW технологии Internet весьма велики. В течение последних лет в мире наблюдается взрыв интереса к этим технологиям и ежегодный многократный рост поставщиков и пользователей информационных ресурсов. Естественные свойства организации доступа к информации через WWW сервис позволяют систематизировать и удачно преподнести пользователям очень разнообразную и разноплановую информацию, включая графические образы и звук организовать доступ к базам данных. Использование WWW технологии очень удобно для формирования электронных публикаций. Процесс порождения электронных версий текущих периодических изданий, а также препринтов протекает настолько бурно, что через очень короткий промежуток времени популярность электронных журналов в научном сообществе может стать очень значительной.
Современное состояние исследований и разработок в рассматриваемой области в развитых зарубежных странах, где уже множество самых разнообразных информационно-вычислительных систем, в том числе - общедоступных, внедрены в жизнь и эффективно используются обществом, характеризуется тем, что там этот процесс развивается во взаимосвязи с развитием других областей науки и техники. Здесь создаются и постоянно развиваются крупные базы данных практически по всем разделам науки, техники и технологии, которые широко используются для информационного обеспечения научных исследований.
Важнейшей частью современной информационной системы является предоставляемые пользователям информационные ресурсы и управление этими ресурсами. Однако общедоступность информации, предоставляемой в среде Internet, выводит на одно из первых мест задачу защиты информации, хранящейся в базах данных, от несанкционированного доступа, уничтожения (модификации) и обеспечения авторизованного доступа к данным, в том числе и для их удаленной модификации.
Задача разработки надежных методов защиты информации привлекает самое широкое внимание исследователей как у нас в стране так и за рубежом. Развитие криптографии, как научной дисциплины, началось с появления классических исследований К. Шеннона, проведенных в 40-ые годы. Особенно бурное развитие этой науки началось с середины 70-ых годов после открытия криптосистем с открытым ключом. В настоящее время многочисленные исследования в этой области стимулируются задачами практики, связанными прежде всего с появлением глобальных компьютерных сетей и развитием Internet технологий доступа к базам данных. Все криптографические методы защиты информации можно разбить на два большие класса - системы с открытым ключом, стойкость которых от несанкционированного доступа базируется на необходимости решения алгоритмически сложной задачи и системы с секретным ключом, стойкость которых определяется наличием достаточно большого "секретного" слова или текста, без знания которого доступ к информации невозможен. Однако те и другие системы обладают рядом существенных недостатков, мешающих их широкому применению.
Недостатки систем с открытым ключом широко известны: во-первых, их стойкость или "невскрываемость" только относительна и, вообще говоря, зависит от мощности вычислительных ресурсов. Во-вторых, что более важно, большинство таких систем базируются на "трудности" решения некоторых алгоритмических задач, однако сама эта "трудность" не доказана математически, а является скорее экспериментальным фактом ("многие крупные ученых пытались найти простой алгоритм, но не смогли" но нет гарантии, что не найдут завтра). И, наконец, трудоемкость систем с открытым ключом довольна высока, что приводит во многих случаях к существенному замедлению работы баз данных. Системы с секретным ключом также не лишены недостатков. Во-первых, "абсолютно" невскрываемые системы должны использовать секретные ключи того же объема, (длины), что и хранимые или передаваемые тексты, что практически невозможно в реально используемых базах данных. Системы же, в которых объем секретных ключей сравнительно невелик, вообще говоря, не обеспечивают полной защиты хранимой информации от несанкционированного доступа.
Задача повышения стойкости криптосистем как с секретным, так и с открытым ключом, может быть решена путем уменьшения избыточности и (или) рандомизации хранимой (и передаваемой) информации. Как показал еще К. Шеннон, уменьшая избыточность сообщений можно построить доказуемо невскрываемые системы с ключами сравнительно небольшого объема. Однако известные до недавнего времени методы уменьшения избыточности и рандомизации были чрезвычайно сложны - они требовали экспоненциально растущего объема памяти.
В проекте предлагается построение доказуемо стойких ("невскрываемых") систем защиты информации в базах данных, использующих секретные ключи (пароли) небольшого объема (фактически их длина совпадает с длиной используемы в настоящее время "паролями"). Для этого предлагается разработать новый класс, так называемых гомофонных (омофонных) кодов, позволяющих одновременно проводить рандомизацию сообщений и уменьшение их избыточности за линейное время. Эти коды основаны на результатах коллектива исполнителей проекта, полученных в последние годы.
Коллектив на протяжении многих лет занимается разработкой методов эффективной защиты информации, созданием и эксплуатацией информационных ресурсов в среде Inetnet. Сотрудниками коллектива впервые в мире получены новые классы быстрых и эффективных универсальных и гомофонных кодов, у которых объем используемой памяти экспоненциально меньше, чем у известных ранее методов. Эти коды базируются на конструкции "мнимого" скользящего окна, методах эффективного прогнозирования и аналитического продолжения.
А.М.Федотовfedotov@ict.nsc.ru |
![[SBRAS]](/gif/s_sigma.gif) Головная страница |