Размещено на http://www.allbest.ru/

Инфраструктура открытого ключа в системе электронных государственных закупок

А.В.Ермаков, Е.В.Хухлаев

А.В.Ермаков, Е.В.Хухлаев. Инфраструктура открытого ключа в системе электронных государственных закупок.

Рассмотрены вопросы технической реализации правовых отношений, имеющих место при осуществлении государственных закупок, в связи с переходом к электронному документообороту. Дан обзор инфраструктуры открытого ключа (PKI), в частности технология электронной цифровой подписи. Защита информации в PKI основана на методах асимметричной криптографии с использованием пары ключей -- открытого и закрытого. Рассмотрен закон РФ об электронной цифровой подписи и его соответствие международным стандартам PKI. Предложены методы использования PKI, обеспечивающие адекватную техническую реализацию правовых отношений в системе электронных государственных закупок.

Ключевые слова: электронная цифровая подпись, асимметричная криптография, сертификат ключа, удостоверяющий центр.

А.V.Ermakov, E.V.Huhlaev. Public Key Infrastructure in Electronic Government Procurement System. -- Preprint, Keldysh Inst. Appl. Mathem., Russian Academy of Science, 2002.

Problems of technical implementation of the government-procurements legal relations in context of electronic document flow are considered. The review of Public Key Infrastructure (PKI), in particular technology of the electronic digital signature, is given. Information protection in PKI is based on a method of asymmetrical cryptography with usage of pair keys -- public and private. The law of the Russian Federation on the electronic digital signature and its conformity to the PKI international standards are considered. The ways to use PKI providing adequate technical implementation of legal relations in electronic government procurement system are offered.

Key words and phrases: digital signature, asymmetrical cryptography, key certificate, certificate authority.

Введение

государственный закупка электронный документооборот

С переходом России к рыночным отношениям в целях оптимизации государственных закупок и борьбы с коррупцией организована законодательно закрепленная система проведения открытых торгов (конкурсов) для государственных нужд [1]. С развитием в России Интернета особую актуальность приобретает создание системы электронных государственных закупок, предпосылки развертывания которой рассмотрены в [2].

При осуществлении государственных закупок стороны (госзаказчики и поставщики товаров и услуг) вступают в правовые отношения, регулируемые Гражданским кодексом и прочим законодательством РФ. При традиционном бумажном документообороте обязательства, принимаемые сторонами, и предоставляемые ими сведения подтверждаются документами на бумажном носителе, подписанными уполномоченными должностными лицами соответствующих юридических лиц. Некоторые правовые условия, предусмотренные законодательством, например, конфиденциальность поданной в запечатанном конверте заявки, технически обеспечиваются исключительно добросовестностью организатора конкурса.

При переходе к электронному документообороту необходимо обеспечить адекватную техническую реализацию этих правовых отношений. Такая реализация, помимо всего прочего, должна гарантировать техническую невозможность нарушения сторонами предусмотренных в законодательстве условий или, по крайней мере, существенно затруднить возможность нарушений.

При электронном документообороте собственноручную подпись заменяет электронная цифровая подпись (ЭЦП). Недавно (23 января 2002 г.) вступивший в действие “Федеральный закон об электронной цифровой подписи” [3] призван создать необходимую правовую основу для такой замены. Закон определяет правовые условия, при соблюдении которых ЭЦП в электронном документе признается равнозначной собственноручной подписи на бумажном документе (ст. 1 -- здесь и далее ссылки на статью закона).

Технически равнозначность обеспечивается тем, что ЭЦП гарантирует неизменность (защиту от подделки) подписанного ЭЦП электронного документа, неотрекаемость от подписи и позволяет безошибочно идентифицировать лицо, подписавшее документ (точнее, правомерного владельца закрытого ключа подписи).

ЭЦП -- неотъемлемая составная часть инфраструктуры открытого ключа (PKI -- public key infrastructure), средства которой получили в настоящее время самое широкое применение для защиты информации в компьютерных сетях. Средства PKI (помимо технологии ЭЦП) обеспечивают также конфиденциальность передаваемой по сети информации и аутентификацию сторон сетевого соединения. Защита информации в PKI основана на методах асимметричной криптографии с использованием пары ключей -- открытого (свободно передаваемого по сети) и закрытого (хранящегося в тайне у владельца).

В работе дается обзор инфраструктуры открытого ключа, рассматривается Закон об ЭЦП, в частности, соответствие его международным стандартам PKI, и предлагаются методы использования средств PKI, обеспечивающие адекватную техническую реализацию правовых отношений в системе электронных государственных закупок на этапах:

· публикации конкурсной документации госзаказчиком;

· подачи заявки поставщиком;

· вскрытия заявок.

1. Инфраструктура открытого ключа

Инфраструктура открытого ключа -- совокупность средств, обеспечивающих защиту информации в компъютерных сетях на базе асимметричной криптографии [4, 5].

Симметричная и асимметричная криптография

Криптографические методы распадаются на два класса: симметричная (с секретным ключом) и асимметричная (с открытым ключом) криптография.

При симметричной криптографии для расшифровки информации используется тот же самый секретный ключ, что и для зашифровки. За многие десятилетия разработаны алгоритмы шифрования, обладающие высокой производительностью и стойкостью (способность противостоять вскрытию) при достаточно большой длине ключа.

Несмотря на это, непосредственное применение симметричной криптографии в открытых компьютерных сетях встречает серьезные трудности, поскольку требует наличия единого секретного ключа у каждой стороны. Необходимо иметь безопасные средства предварительного согласования единого ключа. Дело в том, что отправление ключа по открытой сети создает брешь в безопасности, потому что ключ легко может быть перехвачен злоумышленником. Кроме того, симметричная криптография не дает возможности обеспечить аутентификацию (проверку подлинности субъекта) сторон сетевого контакта, не имеющих общего секретного ключа.

При асимметричной криптографии используется пара связанных друг с другом ключей, один из которых называется закрытым (private) и хранится в тайне у владельца, другой же, называемый открытым (public), свободно передается по сети. Зная открытый ключ, практически невозможно определить соответствующий ему закрытый.

Предполагается, что каждый субъект в компьютерной сети должен владеть известным только ему закрытым ключом из уникальной асимметричной пары ключей. Соответствующий закрытому ключу открытый ключ публикуется в сети для общего доступа.

Асимметричные криптосистемы позволяют не только организовать конфиденциальную передачу информации без предварительного обмена секретным ключом, но и значительно расширяют функции криптографии на основе технологии электронной цифровой подписи (ЭЦП).

ЭЦП -- это реквизит электронного документа, вырабатываемый с помощью закрытого ключа и проверяемый с помощью соответствующего открытого ключа. Практически невозможно получить ЭЦП, не зная закрытого ключа, или изменить документ так, чтобы правильно выработанная ЭЦП осталась неизменной. Поэтому ЭЦП с высокой степенью достоверности свидетельствует, во-первых, о неизменности подписанного ей документа и, во-вторых, что выработавший ее субъект знает закрытый ключ. Неотрекаемость от подписи гарантируется тем, что правильно подписать документ можно, только владея закрытым ключом.

Недостатком асимметричной криптографии является существенно более низкая производительность по сравнению с симметричной (в сотни и даже тысячи раз). Этот недостаток преодолевается сокращением объема преобразуемой информации посредством хэширования (сжатия некоторым стандартным алгоритмом) и использованием симметричных секретных ключей наряду с асимметричными.

Каждая криптосистема с открытым ключом имеет собственный способ генерации ключевой пары и включает свой набор криптоалгоритмов. Не все криптосистемы имеют полный набор криптоалгоритмов, реализующих все вышеупомянутые криптографические функции. Но все они обладают следующей фундаментальной особенностью, которая и лежит в основе всех приемов защиты информации, применяемых в инфраструктуре открытого ключа: все криптоалгоритмы составляют асимметричные пары. Асимметричность пары алгоритмов заключается в том, что если один из алгоритмов использует закрытый ключ, тогда парный ему алгоритм -- соответствующий открытый ключ. Такие пары составляют алгоритмы асимметричного шифрования (зашифровки и расшифровки) или выработки и проверки ЭЦП. Владелец закрытого ключа всегда применяет один алгоритм из пары, а все остальные, знающие только открытый ключ, -- парный ему алгоритм.

Любая асимметричная криптосистема должна обеспечить аутентификацию (проверку подлинности) субъекта, которая сводится к доказательству владения им соответствующим закрытым ключом.

Асимметричные алгоритмы шифрования позволяют, вообще говоря, построить универсальную криптосистему, реализующую как технологию ЭЦП, так и конфиденциальную передачу информации. Таковы хорошо известные криптосистемы RSA (Rivest-Shamir-Adleman) [6] и ECC (Elliptic Curve Cryptography) [7].

Другие криптосистемы более специализированы и поддерживают не все возможности. Широко применяются криптосистемы, в основе которых лежат алгоритмы, не являющиеся алгоритмами шифрования, но реализующие только технологию ЭЦП. К ним относятся следующие алгоритмы:

· российские алгоритмы электронной цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-94 [8] и ГОСТ Р 34.10-2001 [9];

· алгоритм электронной цифровой подписи DSA (Digital Signature Algorithm), входящий в принятый в США государственный стандарт цифровой подписи Digital Signature Standard [10].

Отметим еще криптосистему на базе алгоритма DH (Diffie-Hellman) [11] согласования ключа, применяемого при конфиденциальной передаче информации.

Приемы защиты информации на базе асимметричной криптографии

Рассмотрим принципиальную схему выработки и проверки ЭЦП с применением алгоритмов асимметричного шифрования. Эти алгоритмы обладают тем свойством, что зашифрованная одним из ключей пары информация расшифровывается только другим ключом из этой же пары.

Рис. 1. Схема выработки ЭЦП с применением асимметричного шифрования.

Для выработки ЭЦП подписываемый документ подвергается хэшированию (сжатию), а полученный хэш (иногда его называют дайджестом) зашифровывается закрытым ключом (рис. 1). Хэширование применяется, чтобы сократить объем шифруемой информации (повысив тем самым производительность). Хэш-функция (не будучи взаимно однозначным отображением) подбирается таким образом, чтобы было практически невозможно изменить документ, сохранив результат хэширования. По хэшу невозможно восстановить исходный документ, но это и не нужно, поскольку проверка ЭЦП заключается в сравнении расшифрованной открытым ключом ЭЦП с хэшем документа (рис. 2). Совпадение гарантирует (с высокой степенью достоверности), во-первых, неизменность (защиту от подделки) документа, и, во-вторых, что его подписал (создал ЭЦП) владелец закрытого ключа.

Рис. 2. Схема проверки ЭЦП с применением асимметричного шифрования.

В специализированных криптосистемах, поддерживающих только технологию ЭЦП, функции шифрования отсутствуют. Для формирования ЭЦП применяется криптоалгоритм, имеющий на входе хэш документа и закрытый ключ и вырабатывающий ЭЦП. Для проверки ЭЦП применяется другой криптоалгоритм, имеющий на входе хэш документа, проверяемую ЭЦП и открытый ключ. Алгоритм проверки выдает положительный или отрицательный результат в зависимости от правильности ЭЦП.

Аутентификация субъекта сводится к доказательству того, что он владеет закрытым ключом, соответствующим опубликованному открытому. В криптосистемах, поддерживающих технологию ЭЦП, доказательство владения заключается в том, что субъект подписывает своим закрытым ключом присланный ему запрос и посылает его обратно (рис. 3). Если при проверке оказалось, что запрос подписан правильно, то субъект действительно обладает соответствующим закрытым ключом. Необходимо принять меры, чтобы злоумышленник, перехвативший подписанный запрос, не мог впоследствии использовать его, выдавая себя за правомерного владельца закрытого ключа. Для борьбы с этим достаточно, чтобы запрос был неповторяющимся (случайным).

Рис. 3. Проверка обладания закрытым ключом при аутентификации.

Асимметричные алгоритмы шифрования помогают обеспечить конфиденциальность при передаче сообщения от одного субъекта другому. Для этого отправителю достаточно зашифровывать сообщение открытым ключом получателя. Поскольку расшифровать сообщение можно, только зная соответствующий закрытый ключ, то это гарантирует, что прочитать его не сможет никто, кроме получателя.

На практике никогда не шифруют открытым ключом все сообщение. Дело в том, что производительность асимметричного шифрования существенно ниже симметричного. Поэтому обычно в начале интерактивного сеанса связи одна из сторон генерирует симметричный секретный ключ (ключ сеанса), шифрует его открытым ключом другой стороны и передает только этот зашифрованный ключ. Другая сторона принимает и расшифровывает его (очевидно, что при этом сохраняется конфиденциальность -- рис. 4), а все дальнейшие сообщения уже могут быть зашифрованы согласованным ключом сеанса (рис. 5). По окончании сеанса этот ключ уничтожается.

Если нужно послать сообщение вне интерактивного сеанса, то достаточно приложить к зашифрованному сообщению секретный ключ, зашифрованный открытым ключом получателя.

Рис. 4. Согласование ключа сеанса с помощью асимметричного шифрования.

Рис. 5. Конфиденциальный обмен сообщениями
с применением ключа сеанса.

Специализированный алгоритм DH (Diffie-Hellman) согласования ключа позволяет каждой стороне контакта, зная свой закрытый ключ и открытый ключ партнера, получить “общий секрет”, используемый для создания единого секретного ключа, предназначенного для заранее согласованного алгоритма симметричного шифрования. Практически невозможно, зная только открытые ключи, воспроизвести “общий секрет”, что гарантирует защиту от злоумышленника. При интерактивном контакте стороны сначала обмениваются открытыми ключами, а потом получают единый ключ сеанса. При посылке зашифрованного сообщения вне интерактивного сеанса отправителю должен быть известен открытый ключ получателя; к сообщению же прилагается открытый ключ отправителя, что позволяет получателю воссоздать секретный ключ. В криптосистеме на базе этого алгоритма процедура доказательства владения закрытым ключом подобна процедуре подписывания ЭЦП за тем исключением, что при подписании используется не сам закрытый ключ, а “общий секрет”, зависящий еще и от открытого ключа проверяющей стороны. Выработанная таким образом подпись не может использоваться в качестве универсальной ЭЦП, но только для проверки владения ключом.

Сертификат ключа

Для верификации открытого ключа применяется сертификат ключа -- электронный документ, связывающий открытый ключ с субъектом, правомерно владеющим соответствующим закрытым ключом. Без такой верификации злоумышленник может выдать себя за любого субъекта, подменив открытый ключ.

Для заверения сертификата используется ЭЦП учреждения, издающего сертификаты, -- удостоверяющего центра (CA -- certificate authority). По набору своих функций удостоверяющий центр -- основная компонента PKI. Имея открытый ключ удостоверяющего центра, любой субъект может проверить достоверность изданного им сертификата. За достоверность содержащихся в нем данных, идентифицирующих правомерного владельца, отвечает издавший его удостоверяющий центр.

Для получения сертификата ключа субъект должен средствами PKI сформировать пару ключей (открытый и закрытый) и отправить открытый ключ вместе с идентифицирующей себя информацией в удостоверяющий центр, а закрытый ключ сохранить в тайне у себя (рис. 6). Возможна и схема с формированием ключевой пары по просьбе субъекта в самом удостоверяющем центре.

Для сохранения в тайне закрытого ключа применяются разные методы. Он может храниться в защищенной области на диске (HD или FD) или в памяти специализированного автономного носителя, например, USB-брелока или смарт-карты. Как правило, ключ дополнительно шифруется с использованием пароля или PIN-кода, известных только правомерному владельцу. Ключ может быть защищен и с помощью других методов, идентифицирующих владельца.

Рис. 6. Запрос на издание сертификата.

После необходимой проверки сведений, включаемых в сертификат (иногда требуется личная явка и предъявление подтверждающих документов), удостоверяющий центр издает и подписывает сертификат, в котором, кроме открытого ключа и идентифицирующей владельца информации указывается период его действия и атрибуты сертификата ключа издателя, необходимые для проверки сертификата (рис. 7).

Очевидно, что подделать сертификат, не владея соответствующим закрытым ключом удостоверяющего центра, практически невозможно. Таким образом, сертификат надежно связывает открытый ключ с данными о субъекте, правомерно владеющем соответствующим закрытым ключом.

Сертификат может свободно распространяться по сети. Никто, не владеющий соответствующим закрытым ключом, не сможет им воспользоваться ни в каких злоумышленных целях, но только для проверки ЭЦП и извлечения данных о правомерном владельце.

Рис. 7. Издание сертификата.

Удостоверяющий центр и проверка сертификата

Удостоверяющий центр владеет сертификатом ключа, закрытый ключ которого он использует для заверения издаваемых сертификатов.

В функции удостоверяющего центра входит также ведение списка отозванных (до истечения срока действия) по разным причинам (например, при компрометации закрытого ключа или утрате юридической силы документов, на основании которых он выдан) сертификатов (CRL -- Certificate Revocation List). Этот список подписывается ЭЦП удостоверяющего центра и открыто публикуется. Для каждого отозванного сертификата в списке указываются регистрационный номер, дата и причина отзыва.

Различают подчиненный удостоверяющий центр, сертификат которого издан другим удостоверяющим центром, и корневой удостоверяющий центр, сертификат которого издан им самим. Корневых удостоверяющих центров (независимых друг от друга) может быть несколько. Тем самым все множество удостоверяющих центров образует “лес” (совокупность иерархических деревьев) в смысле теории графов.

Сертификаты всех удостоверяющих центров (корневых и подчиненных), которым доверяет субъект, должны быть ему известны и храниться в защищенном хранилище. Чтобы доверять некоторому сертификату, надо пройти по “цепочке доверия” от сертификата его издателя до сертификата удостоверяющего центра, которому доверяет субъект.

Субъект при проверке сертификата, изданного некоторым удостоверяющим центром, должен проверить, не числится ли этот сертификат в числе отозванных.

Международные стандарты PKI