Tn c s расшифровка: TN-С, TN-C-S, TN-S, ТТ, IT — Мир Антенн — Спутниковое телевидение в Бийске

Содержание

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается.

В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

T — заземление.
N — подключение к нейтрали.
I — изолирование.
C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.

S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

N — функциональный «ноль»;
PE — защитный «ноль»;
PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют.

Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века.

При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Смотрите также:

Смотрите также:

Система заземления TN-C-S: схема подключения ПУЭ

В электроустановках, спроектированных до 30-х годов ХХ века, устанавливалась система заземления TN-C. Позже она применялась в основном в жилом фонде СССР. Недостаток этой конструкции в том, что нулевой проводник N и заземляющий PE объединены в одном проводе PEN. Фактически, при соединении корпуса электроприбора с этим проводником вместо заземления получается защитное зануление.

Более совершенной является заземление типа TN-S, но оно дороже, чем TN-C. При реконструкции электроснабжения зданий и монтаже этого вида защиты необходимо менять линии электропередач от трансформаторной подстанции до розетки.

Для решения этой проблемы была создана система заземления TN-C-S, являющаяся компромиссным вариантом между этими типами защиты. Её особенностью является наличие объединённого проводника PEN, который в месте, определяемом ПУЭ, разделяется на два провода — заземляющий PE и нейтральный N.

В системе TN-C-S оба этих провода подключаются к розеткам или к клеммникам к соответствующим контактам. Провод РЕ не имеет разрывов и выключателей на всём протяжении и соединяется с корпусом электрооборудования, а N подключается к питающим выводам розеток.

В этой статье подробно рассматривается устройство этой системы, а так же достоинства и недостатки схемы заземления TN-C-S.

Что собой представляет система TN-C-S

Модернизация схем электроснабжения всех жилых зданий страны и приведение их в соответствие с требованием ПУЭ для системы TN-S, обеспечивающей максимальную защиту, потребует полной замены всех линий электропередач 0,4кВ и будет стоить очень дорого. Поэтому вместо схемы TN-S в жилых домах при подключении к электросети применяется система заземления TN-C-S.

Особенность этой схемы в том, что на участке от трансформаторной подстанции до ввода в здание сохраняется существующая линия электропередач с проводником PEN, а все работы по модернизации производятся в здании:

1. В водном щите происходит разделение провода PEN на два проводника — заземление PE и нейтраль N;
2. Место разделения подключается к контуру заземления здания;
3. В подъезде ко всем квартирам подводится заземляющие провода РЕ;
4. Производится модернизация или замена внутриквартирной электропроводки с двухпроводной (L,N) на трёхпроводную (L,N,PE) или, при трёхфазном питании, с четырёхпроводной (A,B,C,N) на пятипроводную (A,B,C,N,PE).

Совет! При модернизации внутриквартирной электропроводки допускается подводить заземление только к тем розеткам, которые имеют заземляющий контакт и к оборудованию, которое подключается к сети через автоматический выключатель — электроплита или бойлер.

Схема подключения по системе TN-C-S

В связи с тем, что система TN-C не обеспечивает необходимый уровень безопасности в жилых зданиях, особенно в частных домах, к которым подключёно однофазное напряжение 220В, её необходимо модернизировать и превратить в систему заземления TN-C-S. Эта работа может быть выполнена с минимальными затратами, поэтому такая схема получила широкое распространение, несмотря на имеющиеся недостатки конструкции.

Само название TN-C-S указывает на то, что заземляющий и нейтральный проводники соединены только в начале линии, а на некотором расстоянии от трансформаторной подстанции разделяются на два отдельных провода. Питающие трансформаторы в таких схемах используются с глухозаземлённой, неотключаемой, нейтралью.

Согласно ПУЭ п.1.7.132 использовать объединённый проводник PEN в однофазных сетях запрещается (не относится к ответвлениям от воздушных линий). Поэтому при реконструкции схемы электроснабжения в домах, к которым подводится 220В, разделение этого провода на PE и N производится в месте подключения здания к трёхфазной линии. В многоквартирных домах это делается во вводном щите в здание, а НЕ НА ПЛОЩАДКЕ в щитке возле электросчётчика.

При подключении здания не к подземному кабелю, а к воздушной линии электропередач, то, согласно ПУЭ п. 1.7.102, место разделения проводов подлежит обязательному заземлению.

Как указано в ПУЭ п.1.7.135, соединять после разделения PE и N ЗАПРЕЩАЕТСЯ! Это автоматически превращает схему TN-C-S в TN-C.

Описание системы TN-C-S со всеми техническими требованиями к ней указано в ПУЭ п.1.7.3, 1.7.13, и рис.1.7.3

Зачем нужно разделение PEN проводника

Основной причиной для разделения провода PEN являются требования ПУЭ п.7.1.13, в котором указано, что все электроустановки, кроме низковольтных (12 В, 36 В и т.п.), должны иметь заземление TN-S с отдельными проводами PE и N либо более дешёвого типа TN-C-S с разделением PEN-провода. При несоблюдении этих условий возможно отключение здания от электроснабжения контролирующими организациями.

Кроме того, этого требуют здравый смысл и законы электротехники:

При использовании системы TN-C корпус электроприбора фактически не заземляется, а зануляется. Поэтому обрыв провода PEN приводит к тому, что на нейтральном контакте розетки, заземляющем выводе и корпусе электрооборудования оказывается напряжение сети 220В.
Самое частое место этого обрыва — внутридомовые сети. Обычно они выполняются более тонким проводом, чем кабель, подходящий к зданию.
На вводном квартирном щитке устанавливается два предохранителя или автоматический выключатель, разрывающий цепь PEN. Даже если используется спаренный автомат, нельзя исключить возможность «залипания» фазного контакта. Это отключение приводит к эффекту, аналогичному обрыву провода PEN.

Поэтому разделение PEN проводника обеспечивает бОльшую безопасность людей, живущих в доме.

Разделение PEN проводника

Правила, по которым производится разделение, описаны в ПУЭ п.п.1.7 и 7.1:

самым удобным местом для разделения является вводной электрощит, до вводного автоматического выключателя, рубильника или общедомового электросчётчика;
схема должна быть смонтирована так, чтобы исключить отключение, в том числе аварийное, цепей PEN и PE;
автоматические выключатели и рубильники, согласно ПУЭ п. 1.7.145, допускается устанавливать только в цепи нейтрали N;
проводник PEN подключается к шине РЕ, или главной заземляющей шине ГЗШ, которая должна соединяться с нейтральной планкой;
проводники РЕ и N после разделения не соединяются;
нельзя использовать общую шину для нейтрали и заземления.

Исходя из этих правил, во вводном щите монтируются две шинки — нейтральная N и заземляющая ГЗШ. Вводной проводник PEN и заземляющий провод внутренней проводки РЕ подключаются к заземляющей шине. К ней же присоединяется контур заземления здания. Эта планка соединяется с нейтральной шиной N перемычкой.

Важно! Сечение проводника PEN вводного кабеля быть не менее 10мм² при использовании медного провода и 16мм², если кабель алюминиевый.

Расшифровка TN-C-S системы

Как и у многих других схем и электротехнических элементов у системы заземления TN-C-S расшифровка названия показывает на её основные особенности:

1. Т (лат. terra) — нейтраль питающего трансформатора соединена с контуром заземления подстанции;
2. N — нейтраль источника питания соединена с воздушной или кабельной линией электропередач;
3. С (англ. combined) — в одном проводе PEN совмещаются проводники PE и N;
4. S (англ. separated) — наличие разделённых нулевого N и заземляющего PE проводов.

Присутствие в названии букв С и S указывает на то, что в линии есть как общие, так и разделённые участки.

Достоинства и недостатки

Система заземления TN-C-S имеет преимущество перед другими типами защитных заземлений. Она имеет простую конструкцию, которую легко смонтировать в любом здании. Эта работа имеет намного меньшую стоимость, чем монтаж схемы TN-S. Она обеспечивает достаточно высокую степень защиты от поражения электрическим током, особенно при дополнительном использовании УЗО.

Недостатком этой системы является попадание высокого напряжения на корпус оборудования при повреждении провода PEN на участке между зданием и трансформатором. Для предотвращения таких ситуаций ПУЭ требует устанавливать прокладывать питающие кабеля в лотках, трубах или использовать бронированный кабель. В воздушных линиях электропередач провод PEN периодически заземляется. Расстояние между заземлителями зависит от количества грозовых часов в год.

При соблюдении всех требований система TN-C-S является самой распространённой. Если же какие либо условия выполнить невозможно, то ПУЭ рекомендует использовать заземление типа ТТ.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

Что такое система заземления типа TN-C | Энергофиксик

Самой важной частью надежной электропроводки является грамотно реализованная система заземления. На сегодняшний день существует несколько видов заземлений: TN-C, TN-C-S, TN-S, TT, IT. В этой статье я расскажу вам о системе заземления TN-C, которая в новых постройках не применяется, но до сих пор очень распространена в старом жилом фонде.

Что означает аббревиатура TN-C

Данная аббревиатура расшифровывается так:

“T” – Terre – дословно переводится как земля, означает заземлено.

“N” – Neuter – дословный перевод нейтраль. Означает, что такое соединение имеет связь с нейтралью источника.

“C” – Combined – дословный перевод объединенный. В одном проводнике совмещены нулевой рабочий и защитный провод на всей протяженности и по всей энергосистеме.

Заземление вида TN-C

Этот вид заземления еще иногда называют пережитком СССР и хоть сейчас она запрещена, но почти в половине жилого сектора и хрущевок до сих пор используется данная система. А реализована она следующим образом:

Рабочий ноль соединяется с заземляющим контуром непосредственно на подстанции и уже от подстанции приходит к потребителю одним проводом, в котором совмещены функции защитного и рабочего проводника.

При этом проводка в доме выполняется:

Если однофазная, то двумя проводами, где один из них это фаза, а второй рабочий ноль.

Если трехфазное питание четырьмя проводами, где присутствуют фазы: А, В, С и рабочий ноль (PEN).

Положительные стороны системы

Достоинством такой системы заземления является лишь экономия и простота монтажа. Ведь здесь вам нужен двухжильный кабель и более ничего.

Так же к положительным моментам можно отнести тот факт, что эту систему можно применять без дополнительной модернизации остальной сети (старого фонда).

Важно. Если вы живете в частном доме и нанятый специалист предлагает вам новую проводку выполнить по данной системе, то вам стоит отказаться от услуг подобного мастера.

Отрицательные стороны системы

Минус тут один, но он существенный. В этой системе самый высокий риск поражения человека электрическим током.

Справедливости ради хочу сказать, что при должном контроле за нулевым проводником данная система довольно неплохо функционирует. Тем более что в большинстве старых построек вообще нет никакого заземления. Ведь по требованиям той же системы TN-C все металлические части корпусов электроприборов, к которым возможно прикосновение, должны быть занулены.

Что делать с системой заземления TN-C

Если у вас частное домовладение то вы можете выполнить переход на систему заземления TN-C – S.

А в случае если у вас квартира, то тут можно выполнить модернизацию вашей системы, но проводник PEN не подключать до тех пор, пока ваша управляющая компания не выполнит переход ГЩУ на систему TN-C-S.

Спасибо за ваше внимание.

: Системы заземления: разновидности и применение

Заземление – специальное электрическое соединение конкретной точки сети, электрооборудования с заземляющим устройством. Электрики при помощи него добиваются защиты от опасного влияния тока путем снижения напряжения прикосновения до безопасного для живых организмов.

Также заземление используются для эксплуатации земли в качестве проводника (к примеру, в проводной электросвязи). Типовая система состоит из заземлителя, благодаря которому происходит прямой контакт с поверхностью, и заземляющего проводника. При проектировании, установке и использовании техники, оборудования и осветительных сетей одним из важнейших факторов обеспечения стабильной работы и безопасности является точный расчет и монтаж заземления.

Обозначения систем

Главный регламент эксплуатации всех систем заземления на территории РФ является ПУЭ. Он писался с учетом принципов работы, видов и способов устройства разных заземляющих устройств, одобренных отдельным протоколом Международной электротехнической комиссии. Так, были введены некоторые обозначения, основанные на сочетании первых букв слов французского происхождения:

Terre – земля;
Neuter – нейтраль;
Isole – изолирование.

Также используются и английские слова вроде «combined» и «separated» (пер. комбинированный и разделенный). Пояснения:

Т – заземление;
N – подключение к нейтрали;
I – изолирование;
С – комбинирование функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов;
S – раздельная эксплуатация функционального и защитного нулевых проводов во всей системе.

В названиях эксплуатируемых систем специального заземления по первой букве удается определить способ отвода электрической энергии из источника (генератора и др.), а по второй – потребителя. Чаще всего разделяют TN, TT, IT разновидности. Первая из них также делится на три более мелких типа: TN-C, TN-S, TN-C-S.

Аббревиатуры и расшифровка обозначений дают общее знание о системах, но для глубокого понятия каждое заземление нужно рассматривать отдельно.

Системы с глухонемой нейтралью

Обозначение схем, в которых для соединения нулевых функциональных и защитных проводников эксплуатируется общая глухозаземленная нейтраль источника или понижающего трансформатора. Тут все корпусные элементы, способные передавать энергию и экраны потребителя обязательно соединяются с общим нулевым проводником, подключенным к этой нейтрали. Согласно ГОСТУ, нулевые проводники разного формата также помечают латинскими обозначениями:

N – рабочий ноль;
PE – защитный ноль;
Комбинирование рабочего и защитного нулевых проводников – PEN.

Интересно! Принцип работы каждой системы заземления разный, потому правила не разрешают эксплуатировать конкретные типы заземления до проверки соответствия нормам определенных электрических сетей.

Виды и их назначение

Типы заземления:

ТN и ее разновидности

Это самая часто используемая система, в которой ноль совмещен с землей по всей длине. Особенности такой схемы в том, что для ее обустройства рядом с трансформатором должен находиться вспомогательный реактор. Его цель – гашение дуги, образующейся в проводке.

Система TN делится на 3 подтипа: -С, -S, -CS.

TN-C характеризуется тем, что для обеспечения безопасности задействован один комбинированный проводник, в котором предусмотрена и земля и нейтраль. Схему чаще обустраивают в жилых зданиях, в промышленных помещениях и др.

Отличительные характеристики:

Среди преимуществ выделяется простота монтажа – подобное заземление можно устроить без профессиональных навыков;
Заметным недостатком считается отсутствие отдельного провода заземления. В панельном доме подобное решение может стать не только неэффективным, но и опасным. Также, когда напряжение проходит по незащищенным проводникам, они могут оказаться под током. Во избежание этого мастеру придется отдельно выстроить защитное зануление.
Перед началом работ должны проводиться тщательные расчеты сечения проводников.
Схема не позволяет выполнять выравнивание потенциалов.
Чаще система применяется на дачах, в старых квартирах или частных домах. В современных зданиях схема встречается реже, так как она не соответствует техническим требованиям.

Теперь рассмотрим систему TN-S. Если сравниваться с –С, -S отличается большей безопасностью в бытовом плане. Она проводится по двум проводникам: заземление и зануление. Если монтируется проводка в новом здании, то лучше остановиться именно на этом раздельном варианте – он лучше подходит для строения жилого дома.

Тянется заземление от трансформаторной подстанции, где напрямую подсоединено к заземляющему контуру. Это усложняет работы при монтаже. Кроме этого техническое проектирование и требования регламента заставляют использовать 3-х или 5-ти жильный кабель при реализации этой схемы.

Для упрощения заземления была разработана система, включающая преимущества и нивилирующая недостатки систем –С и –S – это TN-C-S. Тут имеется нулевой провод, как в TN-C, но он раздельный, как в TN-S. Благодаря такому решению происходит мгновенная реакция отвода напряжения в случае опасной ситуации.

Также эта система не требует монтажа дорогостоящего пятижильного кабеля и может быть использована в любых зданиях с разными сечениями проводников. Заземление обустраивается по стоякам в подъезде, потому заранее нужно оформить разрешение у энергоснабжающей организации. К недостатку можно отнести то, что при обрыве PEN проводника, заземляющий провод может оказаться под напряжением.

ТТ

При подаче электричества по стандартной для районов сельской и загородной местности линии – по воздуху, сложно добиться должного уровня защиты. Тут все чаще выбирают схему ТТ, которая подразумевает передачу 3-х фазового напряжения по 4 проводам (последний – это функциональный ноль).

Со стороны потребителя монтируется местный, часто модульно-штыревой заземлитель. К нему подсоединяются все проводники защитного заземления РЕ, связанные с корпусными элементами.

Эта схема совсем недавно была разрешена к обустройству на территории России, но уже успела распространиться по сельской местности для обеспечения подачи электричества потребителям. В городах система ТТ чаще применяется при подводке энергии к точкам оказания услуг и розничной торговли.

Изолированная нейтраль – IT

Все перечисленные виды заземления связаны одной особенностью – нейтраль соединяется с землей, что делает их надежными, но сказывается в виде проблемы прокладки четвертого провода. Более дешевым и практичным решением считаются схемы, в которых нейтраль совсем не связывается с землей.

Один из примеров – систем IT. Такой вариант подключения обычно монтируется в зданиях медицинского назначения для подачи энергии в технику жизнеобеспечения, на заводах по нефтепереработке и энергетике, научных центрах с крайне чувствительными приборами и других важных строениях.

Классическая схема, главной чертой которой считается изолированная нейтраль от источника, а также имеющийся на стороне потребитель контура защитного заземления (IT). Напряжение с одной стороны в другую передается по минимально возможному числу проводов, а все токопроводящие элементы корпуса техники-потребителя обязательно надежно соединены с заземлителем. Нулевой функциональный проводник на отрезке от потребителя к источнику в варианте схемы IT не предусмотрен.

Безопасность и заземление

Все ныне эксплуатируемые системы заземления разработаны для максимальной безопасности и надежности использования электрической техники и оборудования, а также для исключения случаев увечий людей путем получения травмы током.

При расчетах и проектировании схем все должно быть продумано максимально точно, что максимально снизить риск образования напряжения на корпусах приборов – оно опасно для жизни живых организмов. Система должны или нейтрализовать опасный потенциал на поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание механизмов защиты в срочном порядке. Любая ошибка может стоить человеческой жизни.

Заземление | Обозначение систем заземления

система TN — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

система TN-С — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении;

система ТN-S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении;

система TN-С-S — система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания;

система IT — система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены;

система TТ — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Расшифровка условных обозначений систем заземления

Первая буква — состояние нейтрали источника относительно земли:

Вторая буква — состояние открытых проводящих частей относительно земли:

Последующие буквы после N — совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

что это и как выполнить?

Эта статья снова посвящена заземлению. Система заземления TN-C-S считается достаточно популярной на сегодняшний день. Принцип системы TN-C-S достаточно прост и он основывается на том, что PEN проводник должен разделяться в определенном месте. К потребителю он приходит двумя отдельными проводниками:
– Нулевой рабочий проводник N.
– Защитный проводник PE.

В этой системе заземления вы также можете устанавливать розетки, которые имеют клеммы заземления. Защитный проводник PE необходимо соединить с корпусом электрооборудования. Нулевой проводник N служит для того чтобы передавать электроэнергию потребителям. В этой статье вы найдете подробную информацию о том, как выполнить монтаж системы заземления TN-C-S.

Система заземления TN-C-S и разделение проводника

Система заземления типа tn c s предполагает в себе разделение PEN проводника в системе TN-C-S. Многие электромонтажники осуществляют разделение проводника на вводе в жилой дом.

Для того чтобы выполнить разделение PEN проводника вам необходимо чтобы ВРУ имели:

Нулевую шину.
Шину заземления PE.

Для выполнения этого процесса вам необходимо соединить PEN проводник с шиной заземления PE. Между шиной заземления PE и нулевой шиной N вам необходимо установить перемычку. Если вы выполняете эту систему, тогда вам необходимо знать отличия зануления от заземления.

Система заземления TN-C-S предполагает в себе то, что шину заземления PE вам необходимо будет соединить с контуром жилого дома.

Преимущества системы заземления TN-C-S

Система TN-C-S считается наиболее перспективной системой заземления. Основным преимуществом считается то, что схема системы заземления tn-c-s считается достаточно простой. Разобраться с ней может каждый. Посмотреть схему можно на фото ниже.

Это далеко не все ее преимущества. Ко второму преимуществу можно отнести то, что она имеет высокую безопасность. С ее помощью вы сможете защитить жизнь человека от поражения электрическим током. При установке этой системы также необходимо выполнить установку УЗО и систему уравнивания потенциалов.

Основные недостатки системы TN-C-S

Система заземления TN-C-S также может иметь и недостатки. Наиболее главный недостаток может возникнуть в случае обрыва проводника PEN. Если изоляция будет нарушена, тогда может возникнуть проблема напряжения электрических приборов. Впоследствии это может привести к повреждениям человека от тока. При необходимости вы можете выполнить систему уравнивания потенциалов.

Вывод

Если в ваших домах установлена система заземления TN-C, тогда вам следует задуматься о переходе на более новую и надежную систему TN-C-S. От этого перехода будет зависеть ваша безопасность. Система заземления TN-C-S должна выполняться только профессионалами.

Читайте также: контур заземления в частном доме.

обозначение, схема, применение, достоинства и недостатки

Система заземления ТТ

Сокращенное обозначение ТТ означает следующее:

Первая буква Т – нейтраль источника питания соединена с землей (Т – образуется от английского слова «terra», что в переводе означает – «земля». То есть, это – система с глухозаземленной нейтралью, так же, как и TN.
Вторая буква Т – все части электроустановок потребителей, способные оказаться под опасным для жизни напряжением, принудительно соединяются с землей. Но контур повторного заземления в системе ТТ не связывается электрически с контуром заземления нейтрали источника питания – генератора или трансформатора.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

В этом и есть существенное конструктивное отличие системы ТТ от TN. В системе TN-С контура источника и потребителя соединяются между собой при помощи PEN-проводника. В системе TN-S для этого применяется проводник РЕ. У ТТ эта электрическая связь отсутствует.

Но это не означает, что связи совсем нет никакой. Поверхность земли проводит электрический ток. На этом основаны принципы защиты в системах TN-C и TN-S.

Принципы защиты системы TN

Чтобы лучше понять разницу между TN и ТТ, рассмотрим, за счет чего происходит защита потребителя от появления опасного для жизни потенциала на корпусах электрооборудования. Междуфазные короткие замыкания не рассматриваем, так как действие защиты в этих системах ничем не отличается. С этим призваны бороться автоматические выключатели.

Эти же выключатели в системе TN должны справляться и с замыканиями фазы на корпус электрооборудования, представляющими опасность для жизни человека. Чтобы снизить до минимума вероятность поражения током людей и животных, применяются две меры защиты:

Защитное заземление – соединение корпуса с потенциалом земли. Если учесть, что прикасающийся к нему человек сам «стоит на земле», а сопротивление его тела в сотни раз больше, чем у соединяющего этот корпус с землей проводника, то большая часть тока пойдет в землю мимо тела. Та часть, что все-таки пройдет через живое существо, будет слишком мала, чтобы лишить его жизни.

Защитное отключение – отключение поврежденного участка за такое время, которого будет недостаточно для причинения вреда здоровью.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

С защитным отключением нужно разобраться поподробнее. Нормы времени, за которое нужно отключить поврежденную электроустановку, определены в результате медицинских исследований. Они предписаны ПУЭ для системы TN, в зависимости от фазного напряжения электроустановки.

Для соблюдения этого условия необходимо, чтобы ток замыкания на корпус лежал в диапазоне действия электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Недостатки системы TN

А вот тут и возникают проблемы. Сопротивление линии от источника питания до повреждения порой настолько велико, что токи замыкания на землю (контур заземления) приводят только к запуску теплового расцепителя. Защита срабатывает со значительной выдержкой времени, а в некоторых случаях не способна сработать вообще.

За это время на человека, случайно оказавшегося в контакте с вроде бы и заземленной поверхностью, действует опасное для жизни напряжение.

Вторая опасность заключается в обрыве защитных проводников, соединяющих контур заземления источника с защищаемыми от появления опасных потенциалов корпусами. В этом случае то, что призвано защитить, становится еще опаснее. При отсутствии повреждений в электроустановке все заземленные ее части оказываются под напряжением. Если при этом контур повторного заземления отсутствует или недостаточно эффективен, вероятность поражения током человека стремительно возрастает.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Казалось бы, корпус электрооборудования заземлен, откуда на нем возьмется опасное напряжение? В системе TN-C это возможно в результате распределения потенциалов по мере прохождения токов от источника к земле. В системе TN-S следует учитывать тот факт, что в чистом виде их очень мало. В ходе реконструкции электроустановок реализуется система TN-C-S, в которой проводник PEN на каком-то участке просто разделяется на два: защитный РЕ и рабочий N.

Обрыв PEN-проводника до точки разделения приводит к появлению как на рабочих, так и на защитных проводниках всей отсеченной от источника сети напряжений, достигающих величины 380 В. Контур повторного заземления, если он есть, может сгладить опасный потенциал, но не удерет его совсем. А если этого контура нет?

Как система ТТ устраняет недостатки TN

Как уже указывалось ранее, заземляющие проводники в системе ТТ не связаны с нулевым проводником источника питания. Этим устраняется вероятность появления опасного потенциала на корпусах в результате обрыва нулевого проводника, являющегося при этом только рабочим.

Но что касается защитного отключения – при использовании только автоматических выключателей эта мера становится еще более невыполнимой. Отсутствие нулевого защитного проводника приводит к тому, что ток замыкания фазы на корпус идет к источнику только по поверхности земли. Логично, что он не исчезает совсем, но становится еще меньше.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Поэтому автоматические выключатели в системе ТТ защищают только электроустановку от междуфазных коротких замыканий. Для защиты же человека в обязательном порядке применяются УЗО. ПУЭ указывает на то, что их дифференциальный ток не должен превышать 30 мА. Почему так? Он попадает в диапазон токов, при которых в подавляющем большинстве случаев человек из-за сокращений мышц не может отпустить оказавшийся под напряжением проводник.

Особые требования в системе ТТ предъявляются к контуру заземления электроустановки потребителя. Он должен обеспечивать срабатывание защиты (УЗО) при напряжении на защищаемом корпусе электрооборудования, не превышающем допустимого напряжения прикосновение – 50 В. То есть:

Rа Iа≤ 50 В,

где Iа — ток срабатывания защитного устройства (УЗО).

Ra- сопротивление заземлителя, сложенное с сопротивлением заземляющего проводника до корпуса электроприемника.

Если УЗО используется для защиты группы электроприемников, то в Ra входит сопротивление заземляющего проводника до самого удаленного из них.

Набор задач 2

Выдано : понедельник, 9 февраля
Срок погашения : вторник, 24 февраля

О партнерах и академической честности

Вы можете работать с (максимум одним) партнером по этому набору задач. Если вы выберете чтобы работать с партнером, вы должны передать одну копию своих решений с обоими вашими имена на нем. Если вы работаете с партнером, вы должны работать с тем же партнером в весь набор задач.(Вы не можете работать с одним человеком по вопросам 1 и 2, а другой для остального проблемного набора.)

Вы не можете передавать свой код кому-либо, кроме вашего партнера, если он у вас есть. Ты не могут смотреть на чужой код.

Многие проблемы в этом (и последующих) наборах задач требуют вывода. Выход, который вы передаете ДОЛЖНЫ быть произведены кодом , который вы передаете. Если ваш код не работает, то вам определенно не следует передавать вывод, показывающий, что он работает.Если вы пишете какую-либо функцию (которая принимает аргументы) и отправляете ее вывод, укажите какие аргументы были переданы функции для получения отправляемого вами вывода.

Вы удивитесь, насколько легко определить, что кто-то обманул, либо с помощью копирование кода или передача поддельного вывода. Это может привести к провалу в классе или, что еще хуже, включая возможное исключение. См. Корнельский кодекс академической честности. Если у тебя есть вопросы о том, что вам разрешено, а что нет, не стесняйтесь обращаться в курс персонал.

Шифрование с открытым ключом и цифровых подписей играют важную роль в достижение частного общения в мире, который все больше полагается на цифровые Информация. Тот факт, что есть быстрые алгоритмы возведения в степень и тестирования простые числа лежат в основе RSA, популярного метода реализации открытого ключа. шифрование. В этом наборе задач вы реализуете версию системы RSA. При выполнении Итак, вы получите опыт работы с некоторыми алгоритмами, которые, хотя и просты, но имеют глубокие математическая основа и большое практическое значение.

Этот набор задач состоит из двух письменных упражнений и пяти упражнений по программированию.

Письменное упражнение 1

Принцип : Индукция.

Докажите индукцией (по n), что

Письменное упражнение 2

Принцип : Модель замещения.

Рассмотрим следующую функцию:

   (определить (iter <функция>)
     (метод ((f <функция>) (i <целое число) (a <объект>))
       (если (= i 0)
           а
           (f (iter f (- i 1) a)))))

Определите значение

   (итер плюс один 3 0)

есть, где

   (определить (плюс-один <функция>)
     (метод ((x <число>))
       (+ х 1)))

Криптографические системы обычно используют ключей для шифрования и дешифрования.Шифрование ключ используется для преобразования исходного сообщения (открытый текст ) в закодированную форму (зашифрованный текст ). Соответствующий ключ дешифрования используется для преобразования зашифрованного текста обратно в исходный открытый текст.

В традиционных криптографических системах один и тот же ключ используется как для шифрования, так и для расшифровка. Две стороны могут обмениваться закодированными сообщениями, только если у них общий секретный ключ. С любой, кто узнает этот ключ, сможет расшифровать сообщения, ключи должны быть тщательно охраняются и передаются только под строгой охраной.

Диффи и Хеллман (1976) открыли новый подход к шифрованию и дешифрованию: общедоступных ключевая криптография . В этом подходе ключи шифрования и дешифрования разные, и знание ключа шифрования не может помочь вам найти ключ дешифрования. Таким образом, вы можете сказать ваш ключ шифрования для всех, кто хочет отправить вам сообщение. Затем они могут использовать его для закодировать сообщение для отправки вам. Вам совсем не нужно беспокоиться о безопасности ключей, так как даже если все в мире знают ваш ключ шифрования, никто не сможет расшифровать отправленные сообщения вам, не зная вашего ключа дешифрования , который вы держите в секрете.

Популярный метод реализации этой схемы принадлежит Ривесту, Шамиру и Адельману и известна как система RSA .

Как работает RSA

RSA работает не с символами, а с целыми числами. Стандартное представление ASCII одиночного символа представляет собой 7-битное целое число. Представим каждый блок из двух символов как 14-битное целое число, полученное путем объединения представлений ASCII двух символы.Будет предоставлен код для преобразования символьных строк в списки 14-битных целых чисел. и наоборот.

В схеме RSA вы выбираете два больших простых числа p и q . Отзывать что простое число — это натуральное число без делителей, кроме самого себя и 1. Вы затем определите

 
  п = pq
  m = (p-1) (q-1)

Значение этих определений состоит в том, что

за очень немногими исключениями, почти все числа меньше n , когда они подняты до мощность м по модулю n , дать 1;
m трудно вычислить, даже если вы знаете n .

Примечание: запись [a = b] mod m означает, что a mod m = b mod m.

Теперь вы выбираете число e , относительно простое с m , т. Е. Такое, что e и м не имеют общих факторов, кроме 1; затем вычислите число d такое, что [de = 1] mod m , т.е. de = km + 1 для некоторого k . Ниже мы увидим, как это сделать. Ваш открытый ключ, который вы можете рекламировать миру, — это пара (n, e) .Ваш закрытый ключ — (n, d) .

Любой, кто хочет отправить вам секретное сообщение s (представлено целым числом) шифрует его, вычисляя

 
  E (s) = s ^e mod n

То есть, если открытый текст представлен числом s , то зашифрованный текст E (s) получается возведением s в степень e , а затем взятием остатка по модулю n .

Процесс дешифрования точно такой же, но с использованием d вместо e :

 
  D (s) = s ^d mod n

Операции E и D являются обратными:

 
D (E (s)) = (s ^e) ^d mod n
        = s ^de mod n
        = s ^{1 + km} mod n
        = s (s ^m) ^k mod n
        = s (1) ^k mod n
        = s mod n
        = s

Целое число s , представляющее открытый текст, должно быть меньше n .Вот почему мы разбиваем сообщение на блоки по 2 символа. Кроме того, это работает, только если s относительно простое с n , т.е. не имеет общих факторов с n , кроме 1. Если n — произведение двух больших простых чисел, затем почти все сообщения, кроме пренебрежимо малого с удовлетворяют этому свойству. Если по какой-то уродской случайности получилось с и с не быть относительно простым, тогда код будет нарушен; но шансы на это происходящие случайно ничтожно малы.Легко вычислить d эффективно от e и м . Мы покажем, как это сделать ниже. Таким образом, чтобы использовать систему RSA: выбрать большие простые числа p и q ; вычислить n = pq и m = (p-1) (q-1) ; выберите e и используйте это для вычисления d , так что [de = 1] mod m ; публиковать пара (n, e) в качестве открытого ключа, но держите d в секрете.

Насколько безопасен RSA? В настоящее время единственный известный способ получить d из e и n разложить n на простые множители p и q , затем вычислить m и действуйте, как указано выше.Но никто не знает, как эффективно разложить большие целые числа на множители, несмотря на столетия усилий теоретиков чисел. Используя известные методы, факторизуя n = pq где p и q — это 1000-значные простые числа, потребуются годы на сегодняшний самый быстрый суперкомпьютеры. Пока кто-нибудь не придумает эффективный способ учета или не обнаружит другой способ вычислить d из e и n , система безопасна для всех практические цели.

Цифровые подписи

Шифрование с открытым ключом может быть использовано для решения другой проблемы безопасного обмена данными. Предположим, вы хотите отправить сообщение по электронной почте и подписать его так, чтобы получатель Можете быть уверены, что это действительно исходило от вас. Требуется некая схема для подписания сообщение способом, который невозможно подделать. Это называется цифровой подписью .

Это можно сделать следующим образом. Примените функцию сжатия (также называемую хешем функция ), которая преобразует сообщение в одно относительно небольшое число h .Как правило, будет много сообщений, которые производят одно и то же значение хеш-функции. Теперь трансформируем хеш-значение, использующее ваш закрытый ключ , чтобы получить D (h) . Это ваш цифровой подпись, которую вы передаете вместе с сообщением. Любой, кто получит сообщение, может аутентифицировать подпись, преобразовав ее с помощью вашего открытого ключа , давая E (D (h)) = h , и проверив, что это дает тот же результат, что и применение функции сжатия к сообщению.

Любой, кто хотел подделать сообщение, утверждающее, что он от вас, должен предоставить номер D (h) . Кто угодно может вычислить хеш-значение h сообщения, поскольку функция сжатия публично. Но пока вы единственный, кто знает ваш закрытый ключ, только вы можете произвести D (h) .

Мы можем комбинировать эти две техники следующим образом. Предположим, Хиллари хочет отправить Биллу сообщение, которое может прочитать только Билл, и подписать сообщение, чтобы Билл знал, что это может быть только от нее.Она шифрует сообщение, используя открытый ключ Билла. Затем она подписывает зашифрованный результат, используя ее собственный закрытый ключ, используя только что описанный метод подписи. Когда Билл получает сообщение, он сначала использует открытый ключ Хиллари для аутентификации подписи, затем расшифровывает сообщение, используя свой закрытый ключ.

Билл может быть уверен, что только кто-то с закрытым ключом Хиллари мог отправить сообщение. Хиллари может быть уверена, что только тот, у кого есть закрытый ключ Билла, может прочитать сообщение.Это достигается без обмена какой-либо секретной информацией между Биллом и Хиллари. Это способность обеспечить безопасное общение, не беспокоясь об обмене секретными ключами, который делает криптографию с открытым ключом такой важной техника.

Цифровая отметка времени

Одна проблема, которую необходимо решить, прежде чем можно будет рассматривать электронные документы юридически обязательной является необходимость проверки времени создания документа.Это называется цифровая метка времени . Это очень похоже на услуги нотариуса, но на самом деле быть проще, дешевле и безопаснее. Как правило, цифровая временная метка должна быть нейтральной. партия такая как правительство (хммм). Одним из способов цифровой отметки времени является наличие владелец документа вычисляет хеш-значение документа, на котором он хочет проштамповать, и отправьте это на штамп времени. Метка времени шифрует сообщение, содержащее хеш значение и время получения запроса с использованием собственного закрытого ключа.Этот Затем сообщение с отметкой времени возвращается отправителю, который может добавить его в свой документ. Если позднее кто-то интересуется или оспаривает дату, когда документ был написанные, они могут расшифровать метку времени, используя открытый ключ метки времени и убедитесь, что хеш-значение документа соответствует хеш-значению, включенному во время печать. Безопасность систем основывается на безопасности временных штампов. закрытый ключ, человек, который получает доступ к закрытому ключу метки времени, будет смог подделать другую дату.

Можно встроить дополнительную безопасность, установив на документе отметку времени несколькими службы отметки времени, тогда человек должен будет получить закрытый ключ всех власти, чтобы иметь возможность подделать дату. Эта функция, вероятно, будет реализована иерархия отметок времени; то есть, когда кто-то отправляет запрос на отметку времени, time-stamper будет включать отметку времени от другого органа и так далее. Эта цепочка может может быть подделан только в том случае, если фальсификатор знает закрытые ключи всех органов власти в цепочке.Цифровая отметка времени также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отправителю запроса не нужно покажите весь документ штампу времени, как это делают нотариусы, вместо этого один только отправляет хеш-значение. Наконец, это очень затрудняет внесение изменений, поскольку аннулировать отметку времени, если они изменили документ на любой другой, не имеющий такое же хэш-значение.

Чтобы проиллюстрировать использование цифровых отметок времени, давайте продолжим на примере Билла. и Хиллари.После обмена жаркими секретными сообщениями электронной почты на пару часов, Хиллари и Билл решают пожениться на следующий день. Хиллари хочет брачный договор, потому что она зарабатывает гораздо больше, чем Билл. Адвокат Хиллари отдыхает в Европе, поэтому он не может дать им физическую копию брачного соглашение о подписании; вместо этого он отправляет им копию документа по электронной почте. После того, как они оба прочтут документ, они подписывают его, используя метод, описанный в предыдущем разделе.Расчет хэш-значение документа с подписями и отметкой времени. Немного годы спустя, когда они подают на развод, Билл утверждает, что Хиллари получила доступ к его личным ключ и подделали документ после свадьбы. Хиллари показывает метку времени, доказывает, что брачный договор был подписан до свадьбы. Только Билла теперь можно попытаться заявить, что Хиллари знала его цифровую подпись еще до того, как они были женаты.

Реализация RSA

Предположим, что ключ RSA представлен в виде пары целых чисел, модуль и показатель степени (пара (n, e) для открытого ключа и (n, d) для закрытый ключ). Мы предоставили очень простую абстракцию для этой структуры. Ключи реализовано как <пара> с. Мы также определили функции создателя и средства доступа для нового типа: make-key , key-modulus и key-exponent .Создатель make-key — это функция, которая принимает два целых числа, модуль и экспонента и возвращает объект типа <ключ> с заданным модулем и экспонента. Модуль доступа ключ-модуль — это функция, которая принимает объект типа <ключ> и возвращает модуль, аналогично для ключ-показатель .

Тогда базовое преобразование RSA — это

 (определить (RSA-преобразование <функция>)
  (метод ((число <целое число>) (ключ <ключ>))
    (номер expmod (ключ-экспонента) (ключ-модуль))))

, который реализует операции шифрования и дешифрования, в зависимости от того, ключ может быть открытым или частным.

Чтобы сгенерировать ключи RSA, нам сначала нужен способ генерации простых чисел. Самый простой способ состоит в том, чтобы выбрать случайное число в некотором желаемом диапазоне и начать тестирование последовательных чисел оттуда, пока мы не найдем простое число. Следующая процедура запускает поиск в случайном порядке. выбранное целое число от наименьшего до (+ наименьший диапазон) :

 (определить (выбрать-простое <функция>)
   (метод ((наименьшее <целое число) (диапазон <целое число>))
     (привязка (((начало <целое число>) (+ наименьшее (случайный диапазон))))
                (поиск по простому
                 (если (даже? начать)
                     (вкл. начало)
                     Начало)))))

 (определить (поиск простого <функция>)
   (метод ((угадать <целое число>))
         (если (быстрое простое? предположить)
            угадать
            (поиск простого (+ угадай 2)))))

Тест на простоту — это тест Ферма .Это вероятностный метод, который с большой вероятностью определяет, является ли n простым. Он основан на Fermat’s Теорема , которая утверждает, что если n простое, то все числа a в диапазон 0 удовлетворяет a ^n-1 = 1 ; и если n не простое, затем не более половины (с относительно небольшим набором исключений, называемым Carmichael числа , которые представляют собой составные числа, которые выглядят простыми в соответствии с тестом Ферма. обеспокоенный.Их так мало, что мы не будем беспокоиться о том, чтобы попасть в одну).

(определить (фермат-тест <функция>)
  (метод ((n <целое число>) (a <целое число))
        (= (expmod a n n) a)))

(определить (быстрое простое? <функция>)
  (метод ((n <целое число>))
    (и (ферма-тест № 2)
         (ферма-тест № 3)
         (фермат-тест № 5)
         (фермат-тест № 7))))

Теперь мы можем сгенерировать открытый ключ RSA и соответствующий закрытый ключ.Мы представим это как пара ключей с ожидаемыми функциями для создания и доступа к частям пары ключей:

(определите <пара ключей> <пара>)

(определить (пара ключей-общедоступная <функция>) заголовок)

(определить (пара ключей-приват <функция>) хвост)

(определить (создать-пару-ключ <функция>)
  (метод ((общедоступный <ключ>) (частный <ключ>))
          (пара публичное частное)))

Следующая процедура создает пару ключей RSA.Он выбирает простые числа p и q которые находятся в диапазоне от 2 ^r до 2 * 2 ^r, так что n = pq будет в диапазоне от 2 ^2r до 2 ^{2r + 2}. Чтобы закодировать два символа на число, нам нужны простые числа больше 2 ¹⁴. В этом наборе задач мы используем небольшие значения n (2 ¹⁸ до 2 ²⁰), потому что мы хотим, чтобы вы поиграли со взломом системы RSA. Начиная с больших случайных чисел, вы можете использовать то же способ создать действительно безопасную систему.2 р)) ((p ) (выберите размер простого размера)) ((q ) (выберите размер простого размера))) (if (= p q); убедитесь, что мы не выбрали одно и то же простое число дважды (сгенерировать пару ключей RSA); Очень маловероятно (связать (((n <целое число>) (* p q)) ((m <целое число>) (* (- p 1) (- q 1))) ((z <пара>) (клавиши выбора m)) ((e <целое число>) (голова z)) ((d <целое число>) (хвост z))) (привязать ((a (make-key n e)) (b (ключ n d))) (сделать-пару ключей а б)))))))

Вычисление ключей

Открытый и закрытый ключи e и d должны удовлетворять требованиям

 
[de = 1] мод м

я.е. e и d должны быть мультипликативными инверсиями по модулю m . Можно показать что решение этого уравнения существует тогда и только тогда, когда наибольший общий делитель (НОД) из e и m равно 1. Мы можем выбрать e случайным образом в диапазоне 0 , затем вычислите НОД e и m , используя алгоритм Евклида. Если gcd не равен 1, мы снова выбираем. Число d выпадает как побочный продукт этого вычисление.

Алгоритм Евклида основан на том, что для любых натуральных чисел k и м , существует уникальное частное q и остаток r , так что

 
к = qm + r
0 <= г <м

Кроме того, gcd k и m , назовем его g , совпадает с gcd м и r . Это дает нам рекурсивный способ вычисления g и целые числа s и t такие, что sk + tm = g : рекурсивно вычислить u и v , так что um + vr = g ; затем обратите внимание на

 
г = um + vr
  = um + v (k - qm)
  = vk + (u - vq) m

, поэтому мы можем взять s = v и t = u — vq .

(определить (Евклид <функция>)
;;; Евклидов алгоритм для целых чисел
;;; учитывая m, n, вычисляет (s t g), где
;;; g = gcd (m, n) и sm + tn = g
  (метод ((m <целое число>) (n <целое число>))
          (если (ноль? n) (список 1 0 м)
              (связать ((q (/ m n))
                     (г (по модулю m n))
                     (z (Евклид n r))
                     (u (первый z))
                     (v (второй z))
                     (г (третий г)))
                    (список v (- u (* q v)) g)))))

Таким образом, вызов (Евклид e m ) может быть использован для проверки того, является ли gcd e и м — 1.Если это так, он также возвращает s и t , так что se + tm = 1 . Требуемая обратная мультипликативная величина d от e равна s mod m (мы должны уменьшить mod m , потому что s , возвращаемое Euclid , может быть отрицательным).

Шифрование и дешифрование сообщений

Наконец, чтобы использовать RSA, нам нужен стандартный способ преобразования между строками символы и цифры.Мы предоставили процедуры, которые преобразуют строку в список числа и наоборот.

Код для набора задач включает процедуры преобразования string-> intlist и intlist-> string , которые конвертируют между символьными строками и списками целые числа. Целое число от 0 до 2 ²⁸ кодирует 4 последовательных символа из сообщение. Если общее количество символов не кратно 4, сообщение дополняется. с пробелами.

 (строка-> intlist "Это строка.")
 (13396 14825 13472 4211 4193 14963 13554 13294 4142)
 (intlist-> строка '(13396 14825 13472 4211 4193 14963 13554 13294 4142))
 «Это строка».

Код для этих двух процедур включен в код набора проблем, но вы не несет за это ответственности. Вы можете посмотреть на него, если вам интересно, как характер струнами можно манипулировать в Дилане.

Чтобы зашифровать сообщение, мы преобразуем сообщение в список чисел и преобразуем список номеров с использованием процесса RSA:

 (определить (RSA-encrypt <функция>)
  (метод ((строка <строка>) (ключ <ключ>))
   (Ключ RSA-convert-list (строка-> строка intlist))))

Как вы могли догадаться, правильным способом кодирования списка чисел было бы кодирование каждое число в списке отдельно.Но это не работает (это значительно упрощает взломать код). Вместо этого мы шифруем первое число, добавляем его ко второму числу. (по модулю n ) и зашифруйте результат, добавьте его к следующему числу и зашифруйте результат и так далее, так что каждое число в результирующем зашифрованном списке будет зависеть от все предыдущие числа.

Предположим, что незашифрованное сообщение имеет форму

 A B C

, и пусть [x] представляет RSA-преобразование x.Тогда что все это означает, что шифрование этого сообщения

 [A] [[A] + B] [[[A] + B] + C]

Очевидно, что для того, чтобы расшифровать сообщение, вам нужно удалить ящики и выполнить некоторые действия. относительно простая арифметика.

Реализовано так:

 (определить (RSA-convert-list <функция>)
   (метод ((intlist <список>) (ключ <ключ>))
     (привязка (((n <целое число>) (ключ-модуль)))
       (методы привязки
         ((convert ((l <список>) (сумма <целое число))
             (если (null? l)
'()
                 (привязать (((x <целое число))
                   (RSA-преобразование (по модулю (+ (голова l) сумма) n) ключ)))
                     (пара x (convert (хвост l) x))))))
       (преобразовать intlist 0)))))

Мы предоставим вам возможность реализовать аналогичный RSA-reconvert-list процедура, которая обращает это преобразование.Используя это, мы имеем:

 (определить (RSA-дешифровать <функция>)
   (метод ((intlist <список>) (ключ <ключ>))
     (intlist-> строка (ключ intlist RSA-reconvert-list))))

Наконец, для генерации цифровых подписей для зашифрованных сообщений нам нужен стандартный функция сжатия. В этом наборе задач мы просто сложим целые числа по модулю 2 ¹⁸. (На практике люди используют более сложные схемы сжатия, чем эта.2 18)))))

Вы можете загрузить ps2.dyl, оценив (load ps2).

Чтобы проверить код, оцените

 (определить (тест-открытый-ключ1 <ключ>) (пара-ключей-открытый тест-ключ-пара1))
 (определить (результат1 <список>)
   (RSA-encrypt "Это тестовое сообщение." Test-public-key1))

Тогда результат1 должен быть список

(430373 143608 284252 756403 807616 440414 953872 178002 587685 776299 913714 615741)

Мы создали образец пары ключей RSA test-key-pair1 , чтобы вы могли проверить свою код с.Помните, что пунктуация и регистр имеют значение.

Упражнение по программированию 1

В коде отсутствует одна из процедур, необходимых для расшифровки сообщений, RSA-unsvert-list . Реализуйте эту процедуру, которая принимает в качестве аргументов список целых чисел для декодирования и ключ декодирования и возвращает список целых чисел, отменяя преобразование, реализованное с помощью RSA-convert-list . ( Подсказка. Эта процедура аналогична по форме RSA-convert-list .если ты обнаружите, что делаете что-то гораздо более сложное, тогда вы лаете не так дерево. При необходимости обратитесь за помощью.)

Чтобы проверить вашу процедуру, попробуйте

 (определить (test-private-key1 <ключ>)
  (пара-ключей-закрытый тест-ключ-пара1))
 (RSA-unsvert-list result1 test-private-key1)

Должен получиться результат

(13396 14825 13472 4211 4193 13044 14963 13984 14821 12531 13031 4142)

Если это сработает, тогда вы сможете оценить

 (RSA-дешифровать результат1 test-private-key1)

, чтобы получить исходное тестовое сообщение (за исключением некоторых конечных пробелов).

Для решения этой проблемы предоставьте список вашей процедуры, образец шифрования и расшифровка тестового сообщения, а также образец шифрования и дешифрования (с использованием пары тестовых ключей 1 и test-key-pair2 ) некоторых сообщений по вашему выбору.

Упражнение по программированию 2

В этом упражнении вы реализуете метод подписи и шифрования сообщений. описано выше. Часть A просит вас создать простой тип данных для хранения подписанных сообщений.В часть B, вы напишите функцию для шифрования и подписи сообщения, а также напишите функцию чтобы отменить этот процесс (т.е. аутентифицировать подписанное сообщение и расшифровать его).

Часть A

Первым шагом при добавлении подписанных сообщений является создание типа данных для подписанных сообщений. Сообщения. Позже в семестре вы узнаете, как создавать типы с помощью класса определения . особая форма. Однако для этого вопроса вам следует вместо этого использовать функции высшего порядка, чтобы создать тип подписанных сообщений.Вам нужно написать функции make-signed-message , подписанное сообщение-сообщение и подписанное-сообщение-подпись для выполнения следующий контракт:

(подписанное-сообщение-сообщение (make-signed-message msg sig)) ==> msg
(подписанное-сообщение-подпись (make-signed-message msg sig)) ==> sig

Обратите внимание, что make-signed-message — это функция, принимающая сообщение (это ) и подпись (которая представляет собой просто <целое число> ) и возвращает .Кроме того, подписанное сообщение-сообщение и подписанное-сообщение-подпись должен принимать в качестве входных данных .

Ваша функция make-signed-message может быть реализована любым способом, которым вы пожалуйста … до тех пор, пока вы можете использовать его для записи подписанного сообщения-сообщения и подписанного сообщения-подписи для выполнения контракта.

Для начала вы должны определить тип подписанных сообщений следующим образом:

(определите  )

Для этой проблемы вы должны передать свои листинги для трех сообщений с подписью functions, а также вывод, показывающий, что ваши функции выполняют вышеуказанный контракт.(Подсказка: одно из письменных упражнений очень похоже на этот вопрос.)

Теперь, когда вы определили подписанные сообщения, оцените:

(определить секретное сообщение
   (сделать-подписанное-сообщение секретным секрет-подпись))

для создания секретного сообщения. секрет и секрет-подпись являются оба определены в файле ps2.dyl. Позже вы будете взламывать систему RSA и выясняя, что это за сообщение.

Часть B

Определите encrypt-and-sign , процедуру, которая принимает в качестве аргументов сообщение, которое должно быть зашифрованный и подписанный, закрытый ключ отправителя и открытый ключ получателя. В процедура должна зашифровать сообщение, вычислить для него цифровую подпись и объединить это для создания подписанного сообщения.

В качестве теста попробуйте

 (определить (результат <сообщение-подписи>)
   (зашифровать и подписать «Тестовое сообщение от пользователя 1 пользователю 2»
          тест-частный-ключ1
          тест-открытый-ключ2))

Вы должны получить подписанное сообщение с частью сообщения

(298372 294815 233763 477562 207235 481850 141975 330743 83249 524335 105034 270882 533959 492599 214913 121753 440135)

, а часть подписи — 303892 .

Теперь реализуем обратное преобразование аутентификации и дешифрования , которое принимает в качестве аргументов полученное подписанное сообщение, открытый ключ отправителя и закрытый ключ получателя. Если подпись подлинная, процедура должна произвести расшифрованное сообщение. Если подпись не является подлинной, процедура должна указать это. Проверьте свои процедуры, попробовав

(результат аутентификации и дешифрования test-public-key1 test-private-key2)

, чтобы восстановить исходное сообщение.Для решения этой проблемы предоставьте список ваших процедур. вместе с демонстрацией того, что они работают. Не забудьте продемонстрировать, что они ловят поддельные подписи. Для этого вы можете использовать два тестовых ключа.

Последнее изменение: 19.01.00, 23:36
Как стать криптографом
Криптологи и криптоаналитики создают и расшифровывают коды, криптограммы и головоломки.Криптологи пишут шифры, алгоритмы и протоколы безопасности для шифрования данных, а криптоаналитики разбирают существующий код для расшифровки информации. Эти профессионалы обеспечивают безопасное общение и обмен информацией в правительстве, бизнесе и некоммерческих организациях.
По данным Бюро статистики труда (BLS), в профессиях компьютерных и информационных технологий в период с 2018 по 2028 годы будет создано около 546 200 новых рабочих мест. Поскольку киберугрозы и нарушения безопасности продолжают мешать финансовым учреждениям, правительственным учреждениям и бизнес-сектору, профессионалы в области криптологии остаются жизненно важными для обеспечения безопасности информации.
Чем занимается криптограф?
Криптографы защищают компьютерные системы и системы информационных технологий, создавая алгоритмы и шифры для шифрования данных. Они также часто выполняют обязанности криптоаналитика, расшифровывая алгоритмы и шифруя текст для расшифровки информации. Криптографы также анализируют существующие системы шифрования для выявления слабых мест и уязвимостей. Они разрабатывают и тестируют теории и методы криптологии, внедряя новые или модернизированные решения для шифрования.Работая с организациями и учреждениями, криптографы объединяют потребности безопасности с отраслевыми стандартами, обеспечивая надежную передачу данных.
Как криптоаналитики, профессионалы в области криптологии расшифровывают данные, разбирая алгоритмы и шифры для доступа к информации. Расшифровывая сообщения и кодируя системы, криптоаналитики лучше понимают, как избежать пробелов в безопасности. Эти профессионалы обладают знаниями и навыками в отраслях, требующих высокого уровня конфиденциальности. Шифруя и дешифруя данные, криптографы и криптоаналитики одинаково защищают людей, группы, предприятия и организации.
Криптографы работают на правительство, особенно для защиты военных данных и национальной безопасности. Они поддерживают целостность электронных медицинских записей и личной медицинской информации для медицинских компаний и организаций. Они также шифруют финансовые данные, такие как банковские записи, активность электронной коммерции, а также информацию о кредитных и дебетовых картах.
Лучшие онлайн-программы
Изучите программы, которые вам интересны, с высокими стандартами качества и гибкостью, которые необходимы вам, чтобы вывести свою карьеру на новый уровень.
Шаги к тому, чтобы стать криптографом
Путь к карьере в криптографии начинается со степени бакалавра в области информатики, компьютерной инженерии или смежных областях. Курсовая работа развивает базовые знания и навыки в области математики, компьютерных и информационных систем, а также языков программирования. Начинающим криптографам нужны сильные математические навыки. Они могут получить двойную специализацию, изучая математику наряду с компьютерной дисциплиной.Математика делает упор на структуры данных, абстрактную алгебру и алгоритмы, необходимые для карьеры в криптологии.
Для большинства вакансий в криптографии требуется не менее пяти лет опыта в области компьютерной безопасности и безопасности информационных технологий. Позиции начального уровня в качестве программистов, аналитиков информационной безопасности или аналитиков компьютерных систем позволяют познакомиться с аппаратным и программным обеспечением безопасности информационных технологий. Роль среднего уровня в качестве менеджера по информационным технологиям или администратора сети и компьютерных систем также может дать будущим криптографам представление о дизайне информационных технологий, организации и лидерстве.
Многие работодатели предпочитают нанимать криптографов со степенью магистра или доктора. Программы магистратуры по кибербезопасности, математике или компьютерной инженерии приводят к позициям в криптографии. Нетехнические степени в области экономики, английского языка или государственного управления могут облегчить карьеру в этой области наряду с обширным опытом работы с компьютерами. Программы магистратуры также развивают исследовательские и аналитические навыки, применимые к криптографии.
Сертификаты кибербезопасности предоставляют криптографам больше возможностей для карьерного роста и потенциального заработка.Сертификаты развивают навыки в этой области и демонстрируют опыт работодателям.
EC-Council предлагает программу сертифицированных специалистов по шифрованию (ECES) для обучения студентов и профессионалов алгоритмам, криптографии и стеганографии. Они участвуют в практическом применении шифров и алгоритмов, изучая концепции симметричной, ключевой и асимметричной криптографии.
Сертифицированные профессиональные данные по системам защиты информации от (ISC) ² расширяют знания о методах и принципах безопасности, отвечая требованиям обучения кибербезопасности Министерства обороны США.
Основные навыки, необходимые для криптографа
Криптографам необходимы знания компьютерных систем, сетей и архитектуры баз данных. Знание структур данных и алгоритмов остается важным, как и продвинутые математические навыки. Криптографы должны понимать сложную математическую теорию и применять концепции и методы к алгоритмам шифрования.
Специалисты по криптографии также владеют несколькими языками программирования. Обычно используемые языки включают Python, Java и C ++.
Благодаря пониманию программного и аппаратного обеспечения информационной безопасности, криптографы имеют представление о решениях безопасности. Опыт в поддержке информационных технологий улучшает эти навыки. Криптографы дополнительно имеют опыт работы с операционными системами, включая Microsoft Windows и UNIX.
Криптографы используют алгоритмы шифрования, основанные на симметричных и асимметричных шифрах с блоком ключей. Общие алгоритмы включают алгоритм тройного шифрования данных (Triple DES) и алгоритм Ривеста-Шамира-Адельмана (RAS).Triple DES защищает от вторжений в систему безопасности, применяя блочный шифр с симметричным ключом три раза к каждому набору данных. RAS была одной из первых широко используемых криптосистем с открытым ключом для передачи данных.
Путем анализа и критического мышления криптографы разрабатывают алгоритмы и шифры для защиты конфиденциальной информации. Они создают решения безопасности, выявляя, устраняя и смягчая существующие и будущие риски. Криптографы также интерпретируют зашифрованную информацию, расшифровывая ее, чтобы получить доступ к протоколам безопасности и защищенному контенту.
Криптографам необходимы сильные вербальные и невербальные коммуникативные навыки. Как люди, которым поручено шифрование и дешифрование данных, они часто работают в команде. Криптографы передают свои выводы коллегам, предоставляя подробные объяснения своих практик и процессов. Они также могут объяснять технические концепции нетехническим специалистам, делая сложные концепции и идеи доступными для широкой аудитории.
Зарплата криптографа
При прогнозируемом росте занятости на 12% в период с 2018 по 2028 год профессии, связанные с компьютерами и информационными технологиями, по прогнозам, будут значительно расти.Согласно PayScale, криптографы получают среднюю зарплату чуть более 73000 долларов.
Криптографы работают на государственные, технологические и финансовые организации. Министерство обороны и Агентство национальной безопасности нанимают профессионалов в области криптографии для защиты систем и данных военных, национальной безопасности и кибербезопасности.
Информационным компаниям, таким как Microsoft, Amazon и Apple, нужны криптографы для защиты их данных наряду с данными их пользователей и потребителей.Банки, инвестиционные фирмы и бухгалтерские компании также полагаются на криптографов для защиты конфиденциальной финансовой информации.
Ищете другие программы для получения степени киберпространства?
Примечание : ознакомьтесь с нашим Руководством по сертификации кибербезопасности для получения дополнительной информации и советов.
Как стать криптографом (обновлено в 2021 году)
Вы когда-нибудь задумывались, как конфиденциальные данные и сообщения хранятся подальше от посторонних глаз? Это делается с помощью криптографии.Криптография - это практика написания (или взлома) кода шифрования, который сохраняет конфиденциальность данных. Криптографы - это люди, которые пишут и взламывают эти шифры.
Криптографы сделали Интернет более безопасным местом для выполнения таких задач, как покупки в Интернете и отправка личных писем. Представьте, что каждый раз, когда вы делаете покупки в Интернете, вы знали, что номера ваших кредитных карт отправляются в виде обычного текста через Интернет, чтобы любой мог их увидеть. Вероятно, это заставит вас пересмотреть свою покупку.К счастью для всех нас и для индустрии онлайн-покупок, криптографы создали множество методов для шифрования номеров ваших кредитных карт, когда они передаются по сети.
В интересах общественной безопасности правительству иногда необходимо расшифровать зашифрованные данные. Для этого государственные учреждения, такие как ФБР, АНБ и ЦРУ, нанимают криптографов, которые проводят бесчисленные часы, пытаясь расшифровать и проанализировать шифры и алгоритмы, используемые для шифрования данных.
Те, кто хочет сделать карьеру криптографа, должны обладать чрезвычайно сильными математическими и аналитическими навыками. Большинство криптографов также имеют ученую степень, но в некоторых случаях степени бакалавра может быть достаточно для должности начального уровня.
Пять шагов, чтобы стать криптографом или криптологом
1. Сосредоточьтесь на математике : Математика - краеугольный камень криптографии. Шифры и алгоритмы шифрования не существуют без математики. Это означает, что любой, кто хочет сделать карьеру в криптографии, должен обладать чрезвычайно сильными математическими навыками.Любой, кто хочет стать криптографом, должен потратить время на совершенствование своих математических навыков и даже на курсы повышения квалификации.
2. Получите степень бакалавра : Чтобы получить работу криптолога, работодатели обычно требуют, как минимум, степень бакалавра в области математики, информатики или другой смежной области. Чтобы добиться успеха в области криптографии, большинству криптографов необходимо будет продолжить и получить степень магистра или доктора, но получение степени бакалавра - это первый шаг.
3. Работа в качестве стажера : Хотя можно получить работу в криптографии со степенью бакалавра, для большинства организаций потребуется, чтобы их криптографы имели ученую степень. Это затрудняет получение опыта в этой области. Один из альтернативных вариантов - поиск стажировки (как платной, так и неоплачиваемой) в качестве криптографа.
Стажировки
не только дадут вам опыт, который можно использовать в своем резюме, но и послужат отличным инструментом для продолжения обучения.Работая вместе с опытными криптографами, вы научитесь методам, которым, возможно, не учат в классе. Получение оплачиваемой стажировки дает дополнительный бонус в виде дохода для оплаты вашего дальнейшего образования.
Если вы не можете найти работу или стажировку в области криптографии со степенью бакалавра, подайте заявку на другие связанные стажировки и работу в области математики или кибербезопасности.
4. Получите степень магистра : Как упоминалось ранее, большинство организаций требуют, чтобы их криптографы имели ученую степень.После завершения программы бакалавриата вы можете либо взять небольшой перерыв, чтобы пройти стажировку или работу начального уровня в области криптографии, либо сразу же перейти к магистерской программе по информатике или математике.
5. Начните поиск : Криптографы нужны во многих различных отраслях. Финансовые учреждения, такие как компании-эмитенты кредитных карт и банки, нанимают криптографов для защиты своих финансовых данных. Государственные организации, такие как ФБР и АНБ, нанимают криптографов для оказания помощи в обеспечении национальной безопасности.Первым шагом поиска работы является определение отрасли, в которой вы хотели бы работать, а затем вы можете начать подавать заявку.
Кто такой криптограф?
Хотя криптография может показаться новой карьерой только для цифровой эпохи, на самом деле это не так. Современные криптографы используют компьютерные алгоритмы и шифры, но математика использовалась на протяжении всей истории для защиты связи.
Криптографы используют математику и информатику для создания шифров, которые затем используются для защиты данных.Криптографы работают над созданием новых решений для обеспечения безопасности, поскольку предыдущие методы устаревают. Когда сообщения зашифрованы, криптографы должны иметь возможность взламывать шифры, используемые в сообщениях, и читать их.
Криптографы работают во многих различных отраслях, таких как финансовые организации и государственные учреждения, для защиты сообщений и конфиденциальных данных.
Тем, кто занимается криптографией, следует попытаться получить навыки в следующих областях:
Продвинутая алгебра
Алгоритмы
Языки программирования, такие как C, C ++, Python и Java
Симметричная криптография
Асимметричная криптография
Компьютерные сети
Кибербезопасность
Чем занимаются криптографы?
Повседневные задачи шифровальщика зависят от того, в какой организации он работает.Например, криптографы, работающие в государственном учреждении, таком как Агентство национальной безопасности, могут потратить свой день на расшифровку конфиденциального документа, необходимого для обеспечения национальной безопасности. Представьте себе, что террорист был схвачен и с его ноутбука было извлечено множество документов. Представители спецслужб считают, что эти документы могут привести к арестам других подозреваемых в терроризме, но, к сожалению, документы были зашифрованы. Здесь в игру вступает криптограф. Криптограф АНБ будет работать над взломом метода шифрования, используемого в этих документах, чтобы их можно было проанализировать в дальнейшем.
Криптографы, работающие как в государственном, так и в частном секторе, могут тратить свое время на математику, чтобы придумывать новые и инновационные способы шифрования данных. Хотя существует множество алгоритмов, которые уже существуют для шифрования данных, злоумышленники всегда придумывают новые способы доступа к защищенным данным. Это означает, что криптографы должны работать еще усерднее, чтобы защитить его. Криптографы постоянно работают над новыми способами защиты данных, а также над новыми методами взлома шифров.В некотором смысле криптография может показаться очень сложным решением головоломок.
Должностная инструкция генерального криптографа
Должностные инструкции криптографов зависят от отрасли и организации, в которой вы работаете криптографом. Вот некоторые обязанности, которые вы можете увидеть в описании должности криптографа, криптоаналитика или криптолога.
Используйте математические теории для решения сложных задач
Разработка новых методов шифрования данных
Расшифровать зашифрованное сообщение
Разработка статистических или математических моделей для анализа данных
Применение методов числового анализа к данным
Создание отчетов на основе данных
Найдите новые взаимосвязи между существующими математическими принципами для развития математической науки
Outlook для криптографа
По данным Бюро статистики труда, к 2028 году ожидается рост общей занятости на 30 процентов.Это означает, что сейчас прекрасное время для знакомства с криптографией. Как упоминалось ранее, криптография использовалась на протяжении всей истории, и не похоже, что вакансии в криптографии скоро исчезнут.
Зарплата криптографа
Из-за того, что для большинства вакансий в сфере криптографии требуется ученая степень, выбор профессии криптографа может оказаться дорогостоящим. К счастью, карьера в криптографии также обычно хорошо оплачивается, и зарплата может помочь компенсировать некоторые расходы на образование.По данным ZipRecruiter, средняя заработная плата криптографа по стране составляет 149 040 долларов в год. ZipRecruiter также имеет нижний предел, криптографы начального уровня по-прежнему зарабатывают шестизначные суммы - около 109 500 долларов. Что касается более высокого уровня, около 3% рабочих мест в криптографии платят от 189 500 до 197 500 долларов. Другие сайты, такие как SimplyHired.com, рассчитывают, что средняя зарплата криптографа составляет 77000 долларов, причем 10% лучших получают 166000 долларов в год, а самые низкие заработки получают около 51000 долларов в год. Сайт Payscale.com указывает среднюю зарплату в 98 000 долларов. Как видно из этих цифр, хотя трудно определить точную зарплату, вполне вероятно, что карьера в криптографии будет прибыльной.
Advanced Encryption Standard (AES) Алгоритм для шифрования и дешифрования данных
1 Алгоритм расширенного стандарта шифрования (AES) для шифрования и дешифрования данных Ако Мухамад Абдулла Магистр компьютерных наук, Великобритания, аспирант в области компьютерных наук, факультет прикладной математики и компьютерных наук Восточно-Средиземноморский университет - Кипрский студент Нет Дата публикации: 16 июня 2017 г. Стандартный (AES) алгоритм - один из наиболее распространенных и широко используемых в мире алгоритмов симметричного блочного шифрования.Этот алгоритм имеет особую структуру для шифрования и дешифрования конфиденциальных данных и применяется в аппаратном и программном обеспечении по всему миру. Хакерам крайне сложно получить реальные данные при шифровании алгоритмом AES. На сегодняшний день нет никаких доказательств, чтобы взломать этот алгоритм. AES имеет возможность работать с тремя различными размерами ключей, такими как AES 128, 192 и 256 бит, и каждый из этих шифров имеет размер блока 128 бит. В этой статье будет представлен обзор алгоритма AES и подробно объяснены некоторые важные особенности этого алгоритма, а также будут продемонстрированы некоторые предыдущие исследования, проведенные на нем, в сравнении с другими алгоритмами, такими как DES, 3DES, Blowfish и т. Д.Ключевые слова Криптография, AES (расширенный стандарт шифрования), шифрование, дешифрование и NIST. I. ВВЕДЕНИЕ Интернет-коммуникация играет важную роль в передаче больших объемов данных в различных областях. Некоторые данные могут передаваться по незащищенному каналу от отправителя к получателю. В частном и государственном секторах используются различные методы и методы для защиты конфиденциальных данных от злоумышленников, поскольку безопасность электронных данных является критически важной проблемой. Криптография - один из наиболее важных и популярных методов защиты данных от злоумышленников с помощью двух жизненно важных процессов: шифрования и дешифрования.Шифрование - это процесс кодирования данных, чтобы злоумышленники не могли легко прочитать исходные данные. На этом этапе можно преобразовать исходные данные (открытый текст) в нечитаемый формат, известный как зашифрованный текст. Следующий процесс, который должен выполнить уполномоченное лицо для
2, - это расшифровка. Расшифровка противоречит шифрованию. Это процесс преобразования зашифрованного текста в простой текст без пропуска каких-либо слов в исходном тексте. Для выполнения этих процессов криптография основывается на математических вычислениях, а также на некоторых заменах и перестановках с ключом или без него.Современная криптография обеспечивает конфиденциальность, целостность, невозможность отказа и аутентификацию [1]. В наши дни существует ряд алгоритмов для шифрования и дешифрования конфиденциальных данных, которые обычно делятся на три типа. Первый - это симметричная криптография, в которой один и тот же ключ используется для шифрования и дешифрования данных. Второй - асимметричная криптография. Этот тип криптографии использует два разных ключа для шифрования и дешифрования. Наконец, криптографическая хеш-функция без ключа вместо ключа смешивает данные [2].Симметричный ключ намного эффективнее и быстрее асимметричного. Некоторые из распространенных симметричных алгоритмов - это Advanced Encryption Standard (AES), Blowfish, Simplified Data Encryption Standard (S-DES) и 3DES. Основная цель этого документа - предоставить подробную информацию об алгоритме Advanced Encryption Standard (AES) для шифрования и дешифрования данных, а затем провести сравнение между алгоритмами AES и DES, чтобы показать некоторую идею замены алгоритма DES на алгоритм AES. Эта статья организована следующим образом: В разделе 2 представлена краткая история алгоритма AES.Связанные работы обсуждаются в разделе 3. В разделе 4 представлены критерии оценки алгоритма AES. Базовая структура алгоритма AES описана в разделе 5. Процесс шифрования алгоритма AES представлен в разделе 6. В разделе 7 объясняется расширенный ключ AES. Процесс дешифрования представлен в разделе 8. В разделе 9 обсуждаются области реализации AES. Наконец, сделайте вывод в разделе 10. II. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ АЛГОРИТМА AES Алгоритм Advanced Encryption Standard (AES) является одним из алгоритмов шифрования блочного шифрования, который был опубликован Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в Главной цели этого алгоритма была замена алгоритма DES после появления некоторых уязвимых аспекты этого.NIST пригласил экспертов, которые работают над шифрованием и безопасностью данных во всем мире, чтобы представить инновационный алгоритм блочного шифрования для шифрования и дешифрования данных с мощной и сложной структурой. Многие группы со всего мира представили свой алгоритм. NIST принял пять алгоритмов для оценки. После выполнения различных критериев и параметров безопасности они выбрали один из пяти алгоритмов шифрования, предложенных двумя бельгийскими криптографами Джоан Дэеман и Винсент Риджмен. Первоначальное название алгоритма AES - алгоритм Рейнделя.Однако это имя не стало популярным названием для этого алгоритма, вместо этого он признан во всем мире как алгоритм Advanced Encryption Standard (AES) [14]. III. СООТВЕТСТВУЮЩАЯ РАБОТА Аппаратная и программная реализация алгоритма AES - одна из наиболее важных областей для привлекательных исследователей, проводящих исследования. В последние годы был опубликован ряд исследовательских работ по алгоритму AES, чтобы обеспечить гораздо большую сложность и сравнение производительности между популярными алгоритмами шифрования для шифрования и дешифрования данных.В [6] Лу и др. Предложили новый метод архитектуры для уменьшения сложности архитектуры алгоритма
3 AES, когда он реализуется на оборудовании, таком как мобильный телефон, PDAS, смарт-карта и т. Д. Этот метод состоял из интеграции зашифрованных AES и расшифровка AES для обеспечения идеального функционального криптодвигателя AES. Для этого они сосредоточились на некоторых важных функциях AES, особенно на модуле (Inv) SubBytes и (Inv) Mixcolumn. В исследовании [10] были проведены исследования различных алгоритмов секретного ключа, чтобы определить, какой алгоритм может обеспечить наилучшую производительность для шифрования и дешифрования данных.Для этого было проведено четыре распространенных алгоритма, таких как Blowfish, AES, DES и 3DES. В этой статье для оценки этого алгоритма было изменено содержание и размеры входных файлов шифрования, и для тестирования этих алгоритмов использовались две разные платформы, такие как P-II 266 МГц и P ГГц. Согласно результатам, Blowfish обладает способностью обеспечивать лучшую производительность по сравнению с другими алгоритмами, а AES имеет лучшую производительность, чем 3DES и DES. Это также обеспечивает пропускную способность 3DES 1/3 от DES.В [11] дается оценка производительности алгоритмов симметричного шифрования. Эта статья была проведена на шести различных распространенных алгоритмах, таких как AES, DES, 3DES, RC2, Blowfish и RC6. Чтобы сравнить эти алгоритмы, для каждого алгоритма были выполнены разные настройки, такие как разные типы данных, разный размер блока данных, разные размеры ключей, потребление энергии аккумулятора и разная скорость для шифрования и дешифрования данных. В этих ситуациях не было обнаружено значительного уважения, когда типы данных были основаны на шестнадцатеричном кодировании или кодировке 64, и нет никакой разницы при использовании аудио, видео, текста или документов.Согласно результатам, Blowfish может обеспечить лучшую производительность по сравнению с другими алгоритмами при изменении упакованного размера, за которым следует RC6. С другой стороны, они обнаружили, что DES имеет более высокую производительность по сравнению с алгоритмом 3DES. По затратам времени RC2 показал худшую производительность среди всех алгоритмов. В то время как AES имеет лучшую производительность, чем три распространенных алгоритма RC2, DES и 3DES. Однако из результатов видно, что когда размер ключа увеличивался, для этого требовалось больше батареи и времени.В этой статье [14] оценивается производительность трех алгоритмов, таких как AES, DES и RSA, для шифрования текстовых файлов по трем параметрам, таким как время вычисления, использование памяти и выходные байты. Время шифрования было вычислено для преобразования открытого текста в зашифрованный, а затем сравнив этот алгоритм, чтобы найти, какой алгоритм требует больше времени для шифрования текстового файла. Согласно полученным результатам, RSA занимает больше времени по сравнению с другими алгоритмами. Для вторых параметров RSA требует больше памяти, чем алгоритмы AES и DES.Наконец, был рассмотрен выходной байт каждого алгоритма. DES и AES создают выходной байт одного и того же уровня, тогда как RSA имеет низкий уровень выходного байта. IV. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ АЛГОРИТМА AES Три важных критерия были использованы NIST для оценки алгоритмов, представленных экспертами-криптографами. A. Безопасность Одним из наиболее важных аспектов, который NIST считал при выборе алгоритма, это безопасность. Основные причины этого были очевидны, поскольку основной целью AES было улучшение безопасности алгоритма DES.AES имеет лучшую способность защищать конфиденциальные данные от злоумышленников и не позволяет им взламывать зашифрованные данные по сравнению с другим предложенным алгоритмом. Это было
4, достигнутое путем проведения большого количества тестов на AES против теоретических и практических атак [3]. B. Стоимость. Другой критерий, на который NIST обратил внимание при оценке алгоритмов, - это стоимость. Опять же, факторы, лежащие в основе этих мер, также были ясны, поскольку другой основной целью алгоритма AES было улучшение низкой производительности DES.AES был одним из алгоритмов, номинированных NIST, поскольку он обладает высокой вычислительной эффективностью и может использоваться в широком диапазоне приложений, особенно в широкополосных каналах с высокой скоростью [4]. длина ключа. Алгоритм AES использует ключи трех разных размеров для шифрования и дешифрования данных, например (128, 192 или 256 бит). Размеры ключей зависят от количества раундов, например, AES использует 10 раундов для 128-битных ключей, 12 раундов для 192-битных ключей и 14 раундов для 256-битных ключей [8].C. Характеристики алгоритма и реализации Этот критерий был очень важен для оценки алгоритмов, полученных от экспертов-криптографов. На этом этапе были измерены некоторые важные аспекты, а именно гибкость, простота и пригодность алгоритма для разнообразия аппаратных и программных реализаций [5]. V. ОСНОВНАЯ СТРУКТУРА AES Алгоритм AES является итеративным, а не шифром Фейстеля. Он основан на двух распространенных методах шифрования и дешифрования данных, известных как сеть замещения и перестановки (SPN).SPN - это ряд математических операций, которые выполняются в алгоритмах блочного шифрования [7]. AES может обрабатывать 128 бит (16 байтов) как фиксированный размер блока открытого текста. Эти 16 байтов представлены в матрице 4x4, и AES работает с матрицей байтов. Кроме того, еще одна важная особенность AES - количество раундов. Количество раундов зависит от VI. Рис. 1 Базовая структура ПРОЦЕССА ШИФРОВАНИЯ AES Шифрование - это популярный метод, который играет важную роль в защите данных от злоумышленников.Алгоритм AES использует определенную структуру для шифрования данных для обеспечения максимальной безопасности. Для этого он использует несколько раундов, и каждый раунд состоит из четырех подпроцессов. Каждый раунд состоит из следующих четырех шагов для шифрования 128-битного блока
5 Таблица 1 AES S-box Таблица Рис.2 Процессы шифрования A.Преобразование подстановочных байтов Первый этап каждого раунда начинается с преобразования подбайтов. Этот этап зависит от нелинейного S-блока для замены байта в состоянии на другой байт. Согласно принципам распространения и путаницы Шеннона для разработки криптографических алгоритмов, он играет важную роль в обеспечении гораздо большей безопасности [12]. Например, в AES, если у нас есть гекса 53 в состоянии, он должен заменить гекса ED. ЭД создается на пересечении 5 и 3. Для оставшихся байтов состояния необходимо выполнить эту операцию.Рис. 3 Преобразование подстановочного байта B. Преобразование ShiftRows Следующим шагом после SubByte, который выполняет с состоянием, является ShiftRow. Основная идея этого шага состоит в том, чтобы циклически сдвигать байты состояния влево в каждой строке, а не в строке с нулевым номером. В этом процессе байты строки с номером ноль остаются без перестановки. В первой строке только один байт сдвигается по кругу влево. Вторая строка сдвигается на два байта влево. Последняя строка сдвигается на три байта влево [13].Размер нового состояния не изменяется, он остается того же исходного размера 16 байтов, но смещается положение байтов в состоянии, как показано на рис. 4.
6 D. Преобразование AddRoundKey Рис. 4 Сдвиг строк C. Преобразование MixColumns Еще одно важное значение шаг происходит из состояния MixColumn. Умножение осуществляется государством. Каждый байт одной строки в матричном преобразовании умножается на каждое значение (байт) столбца состояния.Другими словами, каждая строка матричного преобразования должна умножаться на каждый столбец состояния. Результаты этого умножения используются с XOR для создания новых четырех байтов для следующего состояния. На этом этапе размер состояния не изменяется, оставаясь исходным размером 4x4, как показано на рис. 5. AddRoundKey является наиболее важным этапом в алгоритме AES. И ключ, и входные данные (также называемые состоянием) структурированы в матрице байтов 4x4 [19]. На рис. 6 показано, как 128-битный ключ и входные данные распределяются по байтовым матрицам.AddRoundKey может обеспечить гораздо большую безопасность при шифровании данных. Эта операция основана на создании связи между ключом и зашифрованным текстом. Шифрованный текст поступает с предыдущего этапа. Вывод AddRoundKey точно зависит от ключа, указанного пользователями [15]. Кроме того, на этапе подключ также используется и сочетается с состоянием. Главный ключ используется для получения подключей в каждом раунде с использованием расписания ключей Rijndael. Размер подключей и состояний одинаков.Подключ добавляется путем объединения каждого байта состояния с соответствующим байтом подключа с помощью побитового XOR [16]. Рис. 6 Добавить ключ раунда Рис. 5 Матрица умножения b1 = (b1 * 2) XOR (b2 * 3) XOR (b3 * 1) XOR (b4 * 1) И так до тех пор, пока все столбцы состояния не будут исчерпаны [14] .
7 Это уравнение используется для поиска ключа для каждого раунда, а не для w0. Для w0 мы должны использовать конкретное уравнение, которое отличается от приведенного выше уравнения.K [n]: w0 = k [n-1]: w0 Суббайт XOR (k [n-1]: w3 >> 8) XOR Rcon [i]. Рис.7 Входы для одиночного раунда AES VII. РАСШИРЕНИЕ КЛЮЧА AES Алгоритм AES основан на расширении ключа AES для шифрования и дешифрования данных. Это еще один важнейший шаг в структуре AES. У каждого раунда новый ключ. В этом разделе основное внимание уделяется технике расширения ключа AES. Подпрограмма расширения ключа создает круглые ключи слово за словом, где слово представляет собой массив из четырех байтов. Подпрограмма создает 4x (Nr + 1) слова. Где Nr - количество раундов [17].Процесс выглядит следующим образом: ключ шифрования (начальный ключ) используется для создания первых четырех слов. Размер ключа состоит из 16 байтов (от k0 до k15), как показано на рисунке 8, который представлен в виде массива. Первые четыре байта (от k0 до k3) представлены как w0, следующие четыре байта (от k4 до k7) в первом столбце представлены как w1 и так далее. Мы можем легко использовать конкретное уравнение для вычисления и поиска ключей в каждом раунде следующим образом: K1: Рис. 8 Пример расширения ключа AES AES Key Expansion W0 = 0f c9 W1 = 47 d9 e8 59 W2 = 0c b7 ad e8 W3 = af 7f Как найти К2? K2 = w0 = k1: w0 Суббайт XOR (k1: w3 >> 8) XOR Rcon [2] K [n]: w [i] = k [n-1]: w [i] XOR k [n]: w [я].0f c9 Суббайт XOR (af 7f 67 98 >> 8) XOR Rcon [2] Rcon [2] из Вспомогательной функции =
8 0f c9 Суббайт XOR (7f af) XOR f c9 XOR D XOR f c9 XOR d K2 = w0 = df q0 37 b0 K2: w1 = k1: w1 XOR k2: w0 47 d9 e8 59 XOR df q0 37 b0 K2: w1 = df eq K2: w2 = k1: w2 XOR k2: w1 В этом примере мы нашли W0 и W1.Аналогичным образом можно найти W2 и W3. Рис. 10 Вспомогательная функция. Пример шифрования AES. Чтобы более подробно объяснить основные этапы шифрования AES, возьмите пример для первого раунда, чтобы продемонстрировать, как зашифровать данные с помощью алгоритма AES. У нас есть открытый текст: AES ИСПОЛЬЗУЕТ МАТРИЦУ. o Во-первых, мы должны преобразовать этот текст в шестнадцатеричный. Рис.9 Расширение ключа AES в виде открытого текста в шестнадцатеричном формате A 00 E 04 S 12 U 14 S 12 E 04 S 12 A 00 M 0C A 00 T 13 R 11 I 08 X 23 Z 19 Z 19 Таблица 2 Преобразование открытого текста в шестнадцатеричное
9 o Во-вторых, создание матрицы на основе байтов, полученных из приведенной выше таблицы, как показано ниже: C Рис.11 Состояние o В-третьих, SubByte: этот шаг основан на S-блоке AES, но перед использованием SubByte и ключ, и эта матрица (также называемая состоянием) структурируются в матрицу байтов 4x4 с использованием операции XOR следующим образом: F2 * 03 = F2 * 02 + F2 * 01 = * 02 = XOR 1B = XOR F2 * 02 = F2 * 01 = * 01 = F2 * 02 + F2 * 01 = = F2 * 03 7D * 01 = D4 * 01 = * 02 + F2 * 03 + 7D * 01 + D4 * = = 62 После вычисления всех байтов мы можем получить состояние следующим образом. В этом примере мы вычислили только один байт состояния, остальные байты имеют те же процедуры.Рис. 12 Этап добавления ключа раунда o Второй этап - ShiftRows. Это объяснили выше. Самый важный этап - MixColumns. Каждое значение в столбце в конечном итоге умножается на каждое значение матрицы в определенном поле (Поле Галуа). Вычислить: Рис. 13 Умножить два состояния VIII. Рис. 14 Новое состояние o Заключительный этап первого раунда - Добавить ключ раунда. На этом этапе создается новое состояние MixColumn со 128-битным ключом раунда, используя операцию XOR, как и другие раунды. ПРОЦЕСС РАСШИФРОВКИ 63 * 02 + F2 * 03 + 7D * 01 + D4 * * 02 = * 02 = Расшифровка - это процесс получения исходных данных, которые были зашифрованы.Этот процесс основан на ключе, который был получен от отправителя
10 данных. Процессы дешифрования AES аналогичны процессу шифрования в обратном порядке, и отправитель и получатель имеют один и тот же ключ для шифрования и дешифрования данных. Последний раунд этапа дешифрования состоит из трех этапов, таких как InvShiftRows, InvSubBytes и AddRoundKey, как показано на рис. 8. Сервер через Интернет.До того, как алгоритм AES выпустил оба протокола для шифрования и дешифрования данных, он полагался на алгоритм DES, но после того, как обнаружились некоторые уязвимые места этого алгоритма, Инженерная группа Интернета (IETF) решила заменить DES на алгоритм AES. AES также можно найти в большинстве современных приложений и устройств, которым требуется функция шифрования, таких как WhatsApp, Facebook Messenger и процессоры Intel и AMD, а также устройства Cisco, такие как маршрутизаторы, коммутаторы и т. Д. Кроме того, пакет AES Crypt доступен во многих библиотеках программного обеспечения. такие как библиотека C ++, C # /.NET, Java и JavaScript, который используется для простого и безопасного шифрования файлов от злоумышленников [20]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ IX. Рис. 15 ОБЛАСТИ РЕАЛИЗАЦИИ процессов дешифрования Алгоритм AES - один из самых мощных алгоритмов, широко используемых в различных областях по всему миру. Этот алгоритм позволяет быстрее, чем алгоритмы DES и 3DES, шифровать и дешифровать данные. Кроме того, он используется во многих криптографических протоколах, таких как протокол уровня безопасности сокетов (SSL) и протокол транспортного уровня безопасности, чтобы обеспечить гораздо большую безопасность связи между клиентом, а использование Интернета и сети быстро растет.Ежедневно пользователи обмениваются большим количеством цифровых данных. Некоторые данные являются конфиденциальными, поэтому их необходимо защитить от злоумышленников. Алгоритмы шифрования играют жизненно важную роль в защите исходных данных от несанкционированного доступа. Существуют различные алгоритмы шифрования данных. Алгоритм расширенного стандарта шифрования (AES) является одним из эффективных алгоритмов, он широко поддерживается и применяется в аппаратном и программном обеспечении. Этот алгоритм позволяет работать с ключами разных размеров, такими как 128, 192 и 256 бит, с 128-битным блочным шифром.В этой статье объясняется ряд важных особенностей алгоритма AES и представлены некоторые предыдущие исследования, которые были выполнены на нем для оценки производительности AES для шифрования данных с различными параметрами. Согласно результатам, полученным в результате исследований, AES обладает способностью обеспечивать гораздо большую безопасность по сравнению с другими алгоритмами, такими как DES, 3DES и т. Д.
11 ССЫЛКИ [1] Abdullah, A. M., & Aziz, R.H. (2016, июнь). Новые подходы к шифрованию и расшифровке данных в изображениях с использованием алгоритма криптографии и стеганографии., Международный журнал компьютерных приложений, Vol. 143, № 4 (стр). [2] Сингх, Г. (2013). Исследование алгоритмов шифрования (RSA, DES, 3DES и AES) для защиты информации. Международный журнал компьютерных приложений, 67 (19). [3] Гай К. и Ходовец П. (2001, апрель). Быстрая реализация и честное сравнение окончательных кандидатов на усовершенствованный стандарт шифрования с использованием программируемых вентильных массивов. В треке криптографов на конференции RSA (стр.). Springer Berlin Heidelberg. [4] Столлингс, У.(2006). Криптография и сетевая безопасность: принципы и практика. Pearson Education India. [5] Йенугуваниланка, Дж., И Элкилани, О. (2008, апрель). Оценка производительности аппаратных моделей алгоритма Advanced Encryption Standard (AES). В Юго-Восточном Конге, IEEE (стр.). [6] Лу, К. С., & Ценг, С. Ю. (2002). Интегрированная конструкция шифратора и дешифратора AES (Advanced Encryption Standard). В системах, архитектурах и процессорах для конкретных приложений, Proceedings. Международная конференция IEEE по (стр).[7] Мохамед А. А. и Мадиан А. Х. (2010, декабрь). Модифицированный алгоритм Rijndael и его реализация с использованием FPGA. В электронике, схемах и системах (ICECS), Международная конференция IEEE (стр). [8] Прамсталлер, Н., Гуркайнак, Ф. К., Хейн, С., Кэслин, Х., Фельбер, Н., и Фихтнер, В. (2004 г., сентябрь). На пути к крипто-чипу AES, устойчивому к дифференциальному анализу мощности. In Solid-State Circuits Conference, ESSCIRC Proceeding of the 30th European IEEE (pp). [9] Дешпанде, Х.С., Каранде, К. Дж., И Мулани, А. О. (2014, апрель). Эффективная реализация алгоритма AES на ПЛИС. В области связи и обработки сигналов (ICCSP), Международная конференция IEEE 2014 г. (стр.). [10] Надим, Х (2006). Сравнение производительности алгоритмов шифрования данных, IEEE Information and Communication Technologies, (стр.). [11] Diaa, S., E, Hatem MAK, & Mohiy MH (2010, май) Evaluating the Performance of Symmetric Encryption Algorithms. International Journal сетевой безопасности, Vol.10, № 3, (стр). [12] Джайн Р., Джеджуркар Р., Чопаде С., Вайдья С. и Санап М. (2014). Алгоритм AES с использованием 512-битного ключа для безопасной связи. Международный журнал инновационных исследований в области компьютерной и коммуникационной техники, 2 (3). [13] Селман, Н., Гилли, С., & Дэнджер, Дж. Л. (2008, май). Практические атаки с нарушением времени настройки на AES. В конференции по надежным вычислениям, EDCC Седьмая европейская (стр). IEEE. [14] Берент А. (2013). Расширенный стандарт шифрования на примере.Документ доступен по URL-адресу networkdls. ru / article / aesbyexample. pdf (апрель) Дата обращения: июнь. [15] Бенвенуто, К. Дж. (2012). Поле Галуа в криптографии. Вашингтонский университет. [16] Ли, Х., Ли, К., и Шин, Ю. (2009). Реализация AES и оценка производительности на 8-битных микроконтроллерах. arxiv препринт arxiv: [17] Padate, R., & Patel, A. (2014). Шифрование и дешифрование текста с использованием алгоритма AES. Международный журнал новейших технологий и передовой инженерии, 4 (5), [18] Редди, М.С., и Бабу Ю.А. (2013). Оценка Microblaze и реализация алгоритма AES с использованием Spartan-3E. Международный журнал перспективных исследований в области электротехники, электроники и приборостроения, 2 (7),
12 [19] Kretzschmar, U. (2009). Реализация AES128 AC для шифрования и дешифрования. TI-White Paper. [20] Райт, К. П., Дэйв, Дж., И Задок, Э. (2003, октябрь). Производительность криптографических файловых систем: то, о чем вы не знаете, может навредить вам.В семинаре «Безопасность в хранилище», SISW'03. Труды Второго IEEE International (стр.). IEEE.
(PDF) Расшифровка совместного использования в контексте голосования или лотереи
x = grand x0 = hr. Пусть e будет хеш-значением H0 (g, h, G, H, x, x0), где H0 - это
хэш-функция, которая выводит значения в диапазоне [0, B [. Затем вычислите y =
r + e × s. Доказательством равенства дискретных бревен является такая пара (e, y) ∈ [0, B [× [0, A [;
проверяется уравнением e = H0 (g, h, G, H, gy / Ge, hy / H e).
Правильность такой схемы очевидна. Кроме того, мы можем доказать, что
, если A намного больше, чем B × m, протокол статистически не дает информации
о секрете. Наконец, давайте сосредоточимся на надежности; напомним доказательство безопасности
из [21] в модели случайного оракула. Если доказательство (e, y) верно, мы имеем
e = H0 (g, h, G, H, g y / Ge, hy / He). Пусть x = gy / Ge и x0 = hy / He. Поскольку Gis
циклическая группа, порожденная g, пусть a, b, cand d будут целыми числами, такими что h = ga,
H = gb, x = gc и x0 = gd.Используя определение x и x0, мы получаем уравнения
c = y − se mod mand d = ay −be mod mso, умножая первое
на a и вычитая второе, ca −d = e (b − sa ) мод м. В случайной модели оракула
e - случайное значение, не зависящее от входных данных хэш-функции
, поэтому обязательно b-sa = 0 mod; наконец, gb = H = hs = gas. Следовательно,
,
G и H имеют одинаковый дискретный логарифм в соответствующем базисе g и h.
3.3 Криптосистема Пайе
Различные криптосистемы, основанные на схемах рандомизированного шифрования E (M), которые
шифруют сообщение M, повышая базу до мощности M, предложенных на данный момент
[11, 1, 4, 22, 12– 14].Их безопасность основана на несговорчивости com-
, помещающей дискретный логарифм в основу g без секретных данных, секретного ключа
и простоте использования этой лазейки. Мы называем эти криптосистемы дискретными логарифмическими схемами логарифма
. Важным следствием этого метода шифрования является то, что схемы
обладают гомоморфными свойствами, которые можно неформально сформулировать следующим образом:
E (M1 + M2) = E (M1) × E (M2) и E (k × M) = E (M) k
Пайе представил три тесно связанных такие криптосистемы в [14].Мы только
напоминаем первый. Эта криптосистема основана на свойствах лямбда-функции
Кармайкла в Zn2 ∗. Напомним здесь два основных свойства:
для любого w∈Zn2 ∗,
wλ (n) = 1 mod n и wnλ (n) = 1 mod n2
Key Generation. Пусть n - модуль RSA n = pq, где p и q - простые числа
. Пусть g - целое число порядка nα по модулю n2. Открытый ключ - P K =
(n, g), а секретный ключ - SK = λ (n).
Шифрование.Чтобы зашифровать сообщение M∈Zn, случайным образом выберите xin Zn ∗ и
вычислите зашифрованный текст c = gMxnmod n2.
Расшифровка. Чтобы расшифровать c, вычислите M = L (cλ (n) mod n2)
L (gλ (n) mod n2) mod n, где L-функция
принимает входные элементы из набора Sn = {u
вычисляет L (u) = u − 1
n.
Доктор Цзиньюань (Стелла) Sun Dept. of Electrical Engineering and Computer Science University of Tennessee Fall PDF Download
Криптография и сетевая безопасность
Лекция 1 по криптографии и сетевой безопасности: Введение и обзор 2002.3. 27 [email protected] Общие термины (1) Криптография: изучение математических методов, связанных с аспектами информационной безопасности
Подробнее Криптография и сетевая безопасность
Криптография и сетевая безопасность Сян-Ян Ли Введение Искусство войны учит нас не вероятности того, что противник не придет, а нашей собственной готовности принять его; не случайно его
Подробнее Как понять криптоанализ
Криптография и сетевая безопасность Глава 2 Пятое издание Уильяма Столлингса Слайды лекции Лори Браун (под редакцией RHB) Глава 2 Классические методы шифрования «Я хорошо знаком со всеми
Подробнее Криптография и сетевая безопасность
Криптография и сетевая безопасность Весна 2012 http: // users.abo.fi/ipetre/crypto/ Лекция 1: Введение Ион Петре Департамент информационных технологий, Университет Або Академи 10 января 2012 г. 1 Девиз К сожалению, технический
Подробнее Уровень приложения (1)
Уровень приложений (1) Функциональность: предоставление приложений (электронная почта, веб-сервис, USENET, ftp и т. Д.), Обеспечивающих протоколы поддержки, позволяющие реальным приложениям функционировать должным образом (например, HTTP для веб-приложений).
Подробнее Глава 10.Сетевая безопасность
Глава 10 Сетевая безопасность 10.1. Глава 10: Краткое содержание 10.1 ВВЕДЕНИЕ 10.2 КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТЬ 10.3 ДРУГИЕ АСПЕКТЫ БЕЗОПАСНОСТИ 10.4 ИНТЕРНЕТ-БЕЗОПАСНОСТЬ 10.5 Межсетевые экраны 10.2 Глава 10: Цель Мы представляем
Подробнее КРИПТОГРАФИЯ В СЕТЕВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
ELE548 Research Essays КРИПТОГРАФИЯ В СЕТЕВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОР: SHENGLI LI ИНСТРУКТОР: DR.JIEN-CHUNG LO Дата: 5 марта 1999 г. Компьютерная сеть приносит нам много преимуществ и удобство. Мы можем
Подробнее Криптосистема с симметричным ключом
SFWR C03: Компьютерные сети и компьютерная безопасность 8-11 марта 200 Лектор: Картик Кришнан Лекции 22-2 Криптосистема с симметричным ключом Симметричное шифрование, также называемое обычным шифрованием или одиночным шифрованием
Подробнее Урок 2.11 мая 2015 года
Учебное пособие 2 11 мая 2015 г. I. Основные понятия Обзорные вопросы Глава 5 и 11 Пример с множественным выбором Глава 5 Что является первым шагом в обеспечении безопасности операционной системы? а. внедрить управление исправлениями b. настроить
Подробнее Уровень приложения (1)
Уровень приложений (1) Функциональность: предоставление приложений (электронная почта, www, USENET и т. Д.), Обеспечивающих протоколы поддержки, позволяющие реальным приложениям функционировать должным образом. Безопасность, содержащая большое количество
Подробнее БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТИ
БЕЗОПАСНОСТЬ В СЕТИ ЦЕЛИ Понимание принципов сетевой безопасности: криптография и многие ее применения, выходящие за рамки конфиденциальности Проверка подлинности Целостность сообщений Безопасность на практике: безопасность в приложениях,
Подробнее Основы компьютерной безопасности
Основы компьютерной безопасности Весна 2015 Radu Sion Intro Encryption Hash Functions Сообщение от наших спонсоров Основы System / Network Security, Crypto Как все работает Почему Как разработать безопасный
Подробнее Коды аутентификации сообщений
2 Коды аутентификации сообщений MAC: и криптография Международный технологический институт Сириндхорна, Университет Таммасата. Подготовлено Стивеном Гордоном 28 октября 2013 г. css322y13s2l08, Steve / Courses / 2013 / s2 / css322 / lectures / mac.текс,
Подробнее Криптография и сетевая безопасность
Криптография и сетевая безопасность Весна 2012 г. http://users.abo.fi/ipetre/crypto/ Лекция 3: Блочные шифры и DES Ион Петре Департамент ИТ, Университет Або Академи 17 января 2012 г. 1 Стандарт шифрования данных
Подробнее Введение в компьютерную безопасность
Введение в компьютерную безопасность. Хеш-функции и цифровые подписи Павел Ласков Институт компьютерных наук им. Вильгельма Шикарда Задача целостности в широком смысле Надежность Ошибки передачи
Подробнее Криптография и цифровые подписи
Криптография и цифровые подписи Специальные темы CS 594 / Юридическая школа Кента: Конфиденциальность и безопасность компьютеров и сетей: этические, юридические и технические аспекты Проф.Слайды Слоана, 2007, 2008 Роберт Х.
Подробнее Проверка подлинности сообщений
Аутентификация сообщения Аутентификация сообщения связана с: защитой целостности сообщения, проверкой личности отправителя неотказом от источника (разрешение споров) будет рассматривать
Подробнее Вступление. Цифровая подпись
Введение Электронные транзакции и действия, осуществляемые через Интернет, должны быть защищены от всех видов вмешательства, случайного или злонамеренного.Общая задача информационных технологий
Подробнее CSE / EE 461 Лекция 23
CSE / EE 461 Лекция 23 Сетевая безопасность Дэвид Ветералл [email protected] Последняя презентация приложения для присвоения имен Как мы называем хосты и т. Д.? Данные системы доменных имен (DNS) транспортной сети сеанса
Подробнее Открытый ключ (асимметричный) криптография
Криптография с открытым ключом UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PARMA Dipartimento di Ingegneria dell Informazione Открытый ключ (асимметричный) Криптография Лука Велтри (mail.to: [email protected]) Курс сетевой безопасности,
Подробнее Глава 7: Сетевая безопасность
Глава 7. Основы сетевой безопасности: что такое безопасность? Распространение и сертификация ключей целостности сообщения криптографической аутентификации Безопасность на практике: прикладной уровень: безопасный транспорт электронной почты
Подробнее 1 Алгоритм шифрования данных
Дата: понедельник, 23 сентября 2002 г. Проф.: Д-р Жан-Ив Шуинар Дизайн защищенных компьютерных систем CSI4138 / CEG4394 Примечания по стандарту шифрования данных (DES) Стандарт шифрования данных (DES) был
Подробнее Протокол регистрации клиент-сервер
Протокол регистрации клиент-сервер Протокол клиент-сервер включает следующие шаги: 1. Вход в систему 2. Фаза обнаружения. Пользователь (Алиса или Боб) имеет K s Сервер (S) имеет хэш [pw A]. Хеш-коды паролей:
Подробнее Упражнения по криптографии
Упражнения по криптографии 1 Содержание 1 Кодирование источника 3 2 Шифр Цезаря 4 3 Атака только зашифрованного текста 5 4 Классификация узлов сети криптосистем 6 5 Свойства операции по модулю 10 6 Шифр Вернама 11
Подробнее Принципы сетевой безопасности
Модель сетевой безопасности Боб и вши хотят безопасно общаться.руды (противник) имеет доступ к каналу. данные канала вшей, контроль с Боб Кай Шен данные безопасный отправитель безопасный получатель данных руди
Подробнее
6.857 Компьютерная и сетевая безопасность, осенний семестр 1997 г. Лекция 4: 16 сентября 1997 г. Лектор: Рон Ривест Скрайб: Мишель Голдберг 1 Условно защищенная криптография Условно (или вычислительно) защищенная
Подробнее Лекция 6 - Криптография
Лекция 6 - Криптография CSE497b - Весна 2007 г. Введение. Компьютерная и сетевая безопасность Профессор Джагер www.cse.psu.edu/~tjaeger/cse497b-s07 Вопрос 2 Настройка: Предположим, мы с вами ничего не знаем о
Подробнее Обзор симметричного шифрования
CS 361S Обзор симметричного шифрования Виталий Шматиков Задание для чтения Прочтите Kaufman 2.1-4 и 4.2 слайд 2 Основная проблема ----- ----- -----? Дано: обе стороны уже знают один и тот же секрет Цель: отправить
Подробнее Учебник по безопасности и аутентификации
Учебник по безопасности и аутентификации Манфред Янтчер и Питер Х.Официальный документ Cole Auto-ID Labs WP-HARDWARE-025 Г-н Манфред Янтчер, приглашенный магистрант, Школа электротехники и электроники,
Подробнее  Криптография с открытым ключом (асимметричная) o Модульное возведение в степень для шифрования / дешифрования  Эффективные алгоритмы для этого o Злоумышленник должен иметь большой фактор.
Презентация на тему: « Криптография с открытым ключом (асимметричная) o Модульное возведение в степень для шифрования / дешифрования  Эффективные алгоритмы для этого o Злоумышленник должен иметь большой фактор.»- стенограмма презентации:
ins [data-ad-slot = "4502451947"] {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = "4502451947"]) {display: none! important;}} @media (max-width: 800px) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>
1  Криптография с открытым ключом (асимметричная) o Модульное возведение в степень для шифрования / дешифрования  Эффективные алгоритмы для этого o Злоумышленник должен учитывать большие числа для извлечения ключа  Необходимо использовать грубую силу  Односторонние хеш-функции MD5, SHA  DES, AES (не на экзаменах)
2  Конфиденциальность, целостность, неотказуемость o M, E (M), H (M), E (H (M)), H (E (M)) o M + H (M) - целостность, H (M) должны храниться, а не отправляться o M + E (H (M)) - целостность, неотказуемость (PK) o M + H (E (M)) - нет смысла o E (M) + H (M) - целостность, конфиденциальность o E (M) + E (H (M)) - целостность, конфиденциальность, неотказуемость (использовать разные ключи) o E (M) + H (E (M)) - целостность, конфиденциальность
3
4  Управление ключами - это то место, где кроется большая слабость безопасности o Выбор ключей o Хранение ключей o Обмен ключами
5  Технически просто o Распространение общих ключей для каждого объекта, с которым мы хотим общаться  Но это не масштабируется o Сотни серверов… o Тысячи пользователей… o Дает ~ миллион ключей
6  Алиса создает секретный ключ, шифрует его с помощью открытого ключа Боба и отправляет его  Боб расшифровывает сообщение своим закрытым ключом  Используйте общий ключ для дальнейшего взаимодействия  Вот сколько приложений работает  Может общаться с использованием криптографии с открытым ключом, но это медленно
7  Обменяйтесь секретом с кем-то, кого вы никогда не встречали, крича в комнате, полной людей  Алиса и Боб соглашаются относительно g и большого n  Алиса выбирает случайное a, отправляет  Боб выбирает случайное b, отправляет  Алиса принимает сообщение Боба и вычисляет  Боб делает то же самое; теперь они оба знают общий секрет
8  Алиса отправляет Бобу свой открытый ключ Pub (A)  Мэллори перехватывает его и отправляет Бобу Пабу (M)  Боб отправляет Алисе свой открытый ключ Pub (B)  Мэллори перехватывает его и отправляет в Alice Pub (M)  Теперь Алиса и Боб переписываются через Мэллори, которая может читать все их сообщения.
9  Первые четыре шага идентичны o Алиса отправляет Бобу свой открытый ключ Pub (A) o Мэллори перехватывает его и отправляет Бобу Пабу (M) o Боб отправляет Алисе свой открытый ключ Pub (B) o Мэллори перехватывает его и отправляет Алиса Паб (M)  Алиса шифрует сообщение в Пабе (M), но отправляет половину Бобу - Мэллори не может восстановить это сообщение и продублировать его  Это работает, если Мэллори не может имитировать сообщения Алисы и Боба
10  Алисе и Бобу не нужно обмениваться ключами напрямую для связи o Алиса генерирует случайный сеансовый ключ K o Она получает открытый ключ Боба из базы данных и шифрует K с помощью этого EB (K) o Она отправляет оба сообщения, зашифрованные с помощью K, EK (M ) и ключ EB (K) для Боба  Так работает большинство реальных протоколов.
11  Шаг к механизмам Нидхема-Шредера и Kerberos  Распределение ключей связано с аутентификацией o Если вы знаете, с кем вы делитесь ключом, аутентификация проста - они просто отправляют вам что-то, зашифрованное с помощью этого ключа (должно быть, что-то, что вы выбрали)
12  Подтверждение знания общего ключа o Nonce = Неповторяющееся, случайное значение Но откуда берется K AB? Алиса Боб NANA K AB (N A) NBNB K AB (N B)
13  KDC = Центр распространения ключей o Каждый имеет общий ключ с KDC, например.g., C разделяет KC  Пользователь C отправляет запрос в KDC, что они хотят связаться с сервером S - нужен K CS  KDC генерирует ключ: K cs o Зашифрованный для каждого участника: K c (K cs), K s ( K cs) o K s (K cs) вызванный билет o Билет плюс K cs вызываемые учетные данные o Билет непрозрачен и пересылается вместе с запросом приложения  Никакие ключи никогда не проходят через сеть в открытом виде
14 Сторонняя служба аутентификации o Распространяет сеансовые ключи для аутентификации, конфиденциальности и целостности KDC 1.C, S, NC 2. KC (NC, K CS, S, KS (K CS, C)) CS 3.KS (K CS, C) 4.K CS (NS) 5.K CS (NS -1) Проблема: повторная атака на шаге 3 Исправление: использовать временные метки
15  Что произойдет, если злоумышленник получит сеансовый ключ K CS? o Ответ: может повторно использовать старый сеансовый ключ для ответа на запрос-ответ, генерации новых запросов и т. д.
16  Заменить (или дополнить) одноразовый номер в запросе / ответе меткой времени o K C (K CS, S, N C, t) и K S (K CS, C, t) в шагах 2,3
17  Сервер не гарантирует, что K CS свежий  Если злоумышленник получит ключ K C, он может выдать себя за кого угодно o Единственное решение для KDC - сообщить всем, что K C был отозван  Протокол предполагает, что все его пользователи - хорошие парни
18  Внедрить сервер выдачи билетов (TGS) o Выдает синхронизированные ключи для ресурсов  Пользователи входят на сервер аутентификации (AS)  AS + TGS = KDC st Использует временные метки с временем жизни вместо одноразовых o Устраняет проблему свежести от Needham-Shroeder
19  Выбранная статья должна рассказывать о криптографии, аутентификации, авторизации или политике o Выберите из мест, перечисленных на веб-странице класса o Отправьте мне выбранный документ по электронной почте, чтобы убедиться, что он соответствует теме  Напишите отчет на 2–4 страницах o Краткое изложение проблемы, почему важно и сложно, краткое изложение решения, оценка и результаты, ваше мнение и идеи o Оригинальность, ясность, стиль письма o Корректура !! o Начни сейчас!

.