extract protocol definitions and writing rules to separate files

protocols-definitions.tex

@@ -0,0 +1,44 @@
+\section{Основные понятия}
+\selectlanguage{russian}
+Для успешного выполнения любых целей по защите информации необходимо участие в процессе защиты нескольких субъектов, которые по определённым правилам будут выполнять технические или организационные действия, криптографические операции, взаимодействовать друг с другом, например, передавая сообщения или проверяя личности друг друга.
+
+Формализация подобных действий делается через описание протокола. \emph{Протокол} -- описание распределённого алгоритма, в процессе выполнения которого два или более участников последовательно выполняют определённые действия и обмениваются сообщениями\footnote{Здесь и далее в этом разделе определения даны на основе~\cite{Cheremushkin:2009}.}.
+
+Под участником\index{участник!протокола} (субъектом\index{субъект!протокола}, стороной\index{сторона!протокола}) протокола понимают не только людей, но и приложения, группы людей или целые организации. Формально участниками считают только тех, кто выполняет активную роль в рамках протокола. Хотя при создании и описании протоколов забывать про пассивные стороны тоже не стоит. Например, пассивный криптоаналитик\index{криптоаналитик!пассивный} формально не является участником протоколов, но многие протоколы разрабатываются с учётом защиты от таких <<неучастников>>.
+
+Протокол состоит из \emph{циклов}\index{цикл!протокола} (\langen{round}) или \emph{проходов}\index{проход!протокола} (\langen{pass}). Цикл -- временной интервал активности только одного участника. За исключением самого первого цикла протокола, обычно начинается приёмом сообщения, а заканчивается -- отправкой.
+
+Цикл (или проход) состоит из \emph{шагов} (действий, \langen{step, action}) -- конкретных законченных действий, выполняемых участником протокола. Например:
+\begin{itemize}
+	\item генерация нового (случайного) значения;
+	\item вычисление значений функции;
+	\item проверка сертификатов, ключей, подписей, и др.;
+	\item приём и отправка сообщений.
+\end{itemize}
+
+Прошедшая в прошлом или даже просто теоретически описанная реализация протокола для конкретных участников называется \emph{сеансом}\index{сеанс!протокола}. Каждый участник в рамках сеанса выполняет одну или несколько \emph{ролей}. В другом сеансе протокола участники могут поменяться ролями и выполнять уже совсем другие функции.
+
+Можно сказать, что протокол прескрептивно описывает правила поведения каждой роли в протоколе. А сеанс это дескриптивное описание (возможно теоретически) состоявшейся в прошлом реализации протокола.
+
+Пример описания протокола.
+\begin{enumerate}
+	\item Участник с ролью <<Отправитель>> должен отправить участнику с ролью <<Получатель>> сообщение.
+	\item Участник с ролью <<Получатель>> должен принять от участника с ролью <<Отправитель>> сообщение.
+\end{enumerate}
+
+Пример описания сеанса протокола.
+\begin{enumerate}
+	\item 1-го апреля в 13:00 Алиса отправила Бобу сообщение.
+	\item 1-го апреля в 13:05 Боб принял от Алисы сообщение.
+\end{enumerate}
+
+\emph{Защищённым протоколом}\index{протокол!защищённый} или \emph{протоколом обеспечения безопасности}\index{протокол!обеспечения безопасности} будет называть протокол, обеспечивающий выполнение хотя бы одной защитной функции~\cite{ISO:7498-2:1989}:
+\begin{itemize}
+	\item аутентификация сторон и источника данных,
+	\item разграничение доступа,
+	\item конфиденциальность,
+	\item целостность,
+	\item невозможность отказа от факта отправки или получения.
+\end{itemize}
+
+Если защищённый протокол предназначен для выполнения функций безопасности криптографической системы, или если в процессе его исполнения используются криптографические алгоритмы, то такой протокол будем называть \emph{криптографическим}\index{протокол!криптографический}.

protocols-writing-rules.tex

@@ -0,0 +1,96 @@
+\section{Запись протоколов}
+\selectlanguage{russian}
+Для записи протоколов, связанных с реализацией функций защиты информации, не используют выражения вроде <<участник с ролью <<Отправитель>>>>, а заменяют их на краткие обозначения вроде <<отправитель>> или используют общепринятые экземплификанты\footnote{\emph{Экземплификант} или \emph{экземплификатив} -- конкретное понятие или имя собственное, используемое в качестве примера для обозначения неизвестного места или личности. (Википедия, свободная энциклопедия; 5 июля 2019)}: Алиса, Боб, Клара, Ева и~т.\,д. При этом используют следующие соглашения.
+
+\begin{itemize}
+	\item Алиса, Боб (от \langen{A, B}) -- отправитель и получатель.
+	\item Карл, Клара, Чарли (от \langen{C}) -- равноправная третья сторона.
+	\item Ева (от \langen{eavesdropper}) -- пассивный криптоаналитик.
+	\item Меллори (от \langen{malicious}) -- активный криптоаналитик.
+	\item Трент (от \langen{trust}) -- доверенная сторона.
+\end{itemize}
+
+Не существует общепринятого формата записи протоколов, они могут отличаться как по внешнему виду, так и по полноте описания. Например, вот наиболее полный формат записи протокола Диффи~---~Хеллмана\index{протокол!Диффи~---~Хеллмана}.
+
+\begin{itemize}
+	\item Предварительный этап.
+	\begin{itemize}
+		\item Все стороны выбрали общие $g$ и $p$.
+	\end{itemize}
+	\item Проход 1.
+	\begin{itemize}
+		\item Алиса генерирует случайное $a$.
+		\item Алиса вычисляет $A = g^a \bmod p$.
+		\item Алиса отправляет Бобу $A$.
+	\end{itemize}
+	\item Проход 2.
+	\begin{itemize}
+		\item Боб принимает от Алисы $A$.
+		\item Боб генерирует случайное $b$.
+		\item Боб вычисляет $B = g^b \bmod p$.
+		\item Боб отправляет Алисе $B$.
+		\item Боб вычисляет $s = A^b \bmod p$.
+	\end{itemize}
+	\item Проход 2.
+	\begin{itemize}
+		\item Алиса принимает от Боба $B$.
+		\item Алиса вычисляет $s = B^a \bmod p$.
+	\end{itemize}
+	\item Результат протокола.
+	\begin{itemize}
+		\item Стороны вычислили общий сеансовый ключ $s$.
+	\end{itemize}
+\end{itemize}
+
+Теперь сравните с краткой записью того же самого протокола.
+\begin{enumerate}
+	\item $A \to B : A = g^a \bmod p$
+	\item $B \to A : B = g^b \bmod p$
+\end{enumerate}
+
+В краткой записи опускаются инициализация и предварительные требования, вычисления непередаваемых данных (в данном примере -- общего сеансового ключа $s$), а также любые проверки.
+
+В данном пособии мы будем придерживаться промежуточного формата записи.
+
+\begin{enumerate}
+	\item[(1)] Алиса генерирует $a$.
+	\item[] $Alice \to \left\{ A = g^a \bmod p \right\} \to Bob$.
+	\item[(2)] Боб генерирует $b$.
+	\item[] Боб вычисляет $s = A^b \bmod p$.
+	\item[] $Bob \to \left\{ B = g^b \mod p \right\} \to Bob$.
+	\item[(3)] Алиса вычисляет $s = B^a \bmod p$.
+\end{enumerate}
+
+Также условимся о правилах записи случая, когда активный криптоаналитик (Меллори) выдаёт себя за легального пользователя.
+
+\[
+\begin{array}{llllc}
+(1) & A                & \to M \left(B\right) & : & A   = g^a     \bmod p, \\ 
+(2) & M \left(A\right) & \to B                & : & A^* = g^{a^*} \bmod p, \\ 
+(3) & B                & \to M \left(A\right) & : & B   = g^b     \bmod p, \\ 
+(4) & M \left(B\right) & \to A                & : & B^* = g^{b^*} \bmod p. \\
+\end{array}
+\]
+
+Либо, отводя отдельный столбец для каждого участника.
+\[
+\begin{array}{lllclllc}
+	(1) & A  & \to   & M \left(B\right) & {}    & {} & : & A = g^a     \bmod p, \\ 
+	(2) & {} & {}    & M \left(A\right) & \to   & B  & : & A^* = g^{a^*} \bmod p, \\ 
+	(3) & {} & {}    & M \left(A\right) & \gets & B  & : & B   = g^b     \bmod p, \\ 
+	(4) & A  & \gets & M \left(B\right) & {}    & {} & : & B^* = g^{b^*} \bmod p. \\
+\end{array}
+\]
+
+Для сокращения описания и упрощения сравнения разных протоколов используют следующие соглашения об обозначениях передаваемых данных.
+
+\begin{itemize}
+	\item $M$ (от \langen{message}) -- сообщение в исходном виде, открытый текст вне зависимости от кодировки. То есть под $M$ может пониматься и исходный текст в виде текста или, например, звука, либо уже некоторое число или массив бит, однозначно соответствующие этому сообщению.
+	\item $K$ (от \langen{key}) -- некоторый ключ. Без дополнительных уточнений обычно обозначает секретный сеансовый ключ.
+	\item $K_A$ -- общий секретный ключ между Алисой и Трентом (для симметричных криптосистем).
+	\item $K_A$ -- открытый ключ Алисы (для асимметричных криптосистем).
+	\item $E_K \left( \dots \right)$ (от \langen{encrypt}) -- данные, зашифрованные на ключе $K$.
+	\item $S_K \left( \dots \right)$ (от \langen{sign}) -- данные \emph{и} соответствующая цифровая подпись на открытом ключе $K$.
+	\item $T_A$, $T_B$ (от \langen{timestamp}) -- метки времени от соответствующих участников.
+	\item $R_A$, $R_B$ (от \langen{random}) -- случайные числа, выбранные соответствующими участниками.
+\end{itemize}