Кіріспе

Cramer–Shoup жүйесі – асимметриялық кілтті шифрлеу алгоритмі. Бұл стандартты криптографиялық болжамдар негізінде адаптивті таңдалған шифрмәтінге қарсы қауіпсіздігі дәлелденген алғашқы тиімді схема болды. Оның қауіпсіздігі есептеу қиындығына (көбінесе болжанады, бірақ дәлелденбеген) Децизиондық Диффи–Хеллман болжамы негізделген. 1998 жылы Рональд Крамер және Виктор Шоуп жасаған бұл ElGamal шифр жүйесінің кеңейтілген нұсқасы. ElGamal-ға қарағанда, ол өте өзгертілгіш, Cramer–Shoup тіпті епті шабуылшыға қарсы өзгертілмейтіндігін қамтамасыз ету үшін қосымша элементтерді қосады. Бұл өзгертілмейтіндік әмбебап бір жақты хэш-функцияны және қосымша есептеулерді пайдалану арқылы қол жеткізіледі, нәтижесінде шифрмәтін ElGamal-ға қарағанда екі есе үлкен болады.

Адаптациялық таңдалған шифрлық мәтіндік шабуылдар

Cramer–Shoup қауіпсіздігінің анықтамасы "адаптивті таңдалған шифрмәтінге қарсы ажыратылмайтындық" деп аталады (IND CCA2). Бұл қауіпсіздік анықтамасы қазіргі уақытта ашық кілттің криптожүйесі үшін белгілі ең жоғары деңгейдегі анықтама болып табылады: ол шабуылшының схеманың құпия кілтін пайдаланып кез келген шифрмәтінді шифрлауға қабілетті оракулға қол жеткізе алатынын болжайды. Қауіпсіздік анықтамасының "адаптивті" бөлігі шабуылшының шабуыл үшін нақты мақсатты шифрмәтінді байқағаннан бұрын және кейін де осы шифрлау оракулына қол жеткізе алатынын білдіреді (бірақ оған осы мақсатты шифрмәтінді тікелей шифрлау үшін оракулды пайдалануға рұқсат етілмейді). Адаптивті емес таңдалған шифрмәтінге қарсы қауіпсіздіктің нашар түсінігі (IND CCA1) шабуылшыға мақсатты шифрмәтінді байқамай тұрып ғана шифрлау оракулына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Көптеген кеңінен қолданылатын криптожүйелер мұндай шабуылшыға қарсы осал екені белгілі болғанымен, жүйе құрушылар көп жылдар бойы шабуылды іс жүзінде мүмкін емес және көбінесе теориялық қызығушылық тудыратын нәрсе деп есептеді. Бұл 1990 жылдардың соңында, әсіресе Дэниел Блейхенбахер RSA шифрлауының бір түрін қолдана отырып, SSL серверлеріне қарсы практикалық адаптивті таңдалған шифрмәтін шабуылын көрсеткен кезде өзгерді. Cramer–Shoup адаптивті таңдалған шифрмәтінге қарсы қауіпсіздік қамтамасыз ететін алғашқы шифрлау схемасы болған жоқ. Naor–Yung, Rackoff–Simon және Dolev–Dwork–Naor стандартты (IND CPA) схемалардан IND CCA1 және IND CCA2 схемаларына сенімді түрлендіруді ұсынды. Бұл техникалар криптографиялық болжамдардың стандартты жиынтығы бойынша қауіпсіз (рандомды оракулдарсыз), бірақ олар күрделі нөлдік білімді дәлелдеу техникаларын қолданады және есептеу шығындары мен шифрмәтін көлемі тұрғысынан тиімсіз. Белларе/Рогавейдің OAEP және Фудзисаки–Окамото сияқты басқа да көптеген тәсілдер, "рандомды оракул" деп аталатын математикалық абстракцияны пайдаланып тиімді құрылымдарға қол жеткізеді. Алайда, осы схемаларды іс жүзінде жүзеге асыру үшін, рандомды оракулдың орнына кейбір практикалық функцияны (мысалы, криптографиялық хэш-функцияны) қою қажет. Бұл тәсілдің қауіпсіз еместігін көрсететін дәлелдер саны артып келеді, бірақ қолданылып жүрген схемаларға қарсы нақты шабуылдар көрсетілген жоқ.

Криптожүйе

Cramer–Shoup үш алгоритмнен тұрады: кілт жасаушы, шифрлау алгоритмі және шифрды ашу алгоритмі.

Кілтті жасау

Алиса белгілі реті бар циклдік топтың тиімді сипаттамасын жасайды, оның екі түрлі, кездейсоқ генераторы бар. Алиса -тан бес кездейсоқ мәнді таңдайды. Алиса есептейді. Алиса оны, сондай-ақ топтың сипаттамасын ашық кілті ретінде жариялайды. Алиса -ты өзінің құпия кілті ретінде сақтайды. Бұл топ жүйе пайдаланушыларымен ортақ пайдаланылуы мүмкін.