Криптоанализ
Смысл криптографии – в сохранении открытого текста (или ключа, или и того, и другого) в тайне от злоумышленников (также называемых взломщиками, соперниками, врагами, перехватчиками). Предполагается, что злоумышленники полностью контролируют линии связи между отправителем и получателем.
Криптоанализ – это наука получения открытого текста, не имея ключа. Успешно проведенный криптоанализ может раскрыть открытый текст или ключ. Он также может обнаружить слабые места в криптосистемах, что в конце концов приведет к предыдущему результату. (Раскрытие ключа не криптологическими способами называется компрометацией).
Попытка криптоанализа называется вскрытием. Основное предположение криптоанализа, впервые сформулированное в девятнадцатом веке Датчманом А. Керкхофсом (Dutchman A. Kerckhoffs), костоит в том, что безопасность полностью определяется ключом. Керкхофс предполагает, что у криптоаналитика есть полное описание алгоритма и его реализации. (Конечно же, у ЦРУ не в обычае сообщать Моссад о своих криптографических алгоритмах, но Моссад возможно все равно добудет их). Хотя в реальном мире криптоаналитики не всегда обладают подробной информацией, такое предположение является хорошей рабочей гипотезой. Если противник не сможет взломать алгоритм, даже зная, как он работает, то тем более враг не сможет вскрыть алгоритм без этого знания.
Существует четыре основных типа криптоаналитического вскрытия. Для каждого из них, конечно, предполагается, что криптоаналитик обладает всей полнотой знания об используемом алгоритме шифрования:
Вскрытие с использованием только шифротекста.У криптоаналитика есть шифротексты нескольких сообщений, зашифрованных одним и тем же алгоритмом шифрования. Задача криптоаналитика состоит в раскрытии открытого текста как можно большего числа сообщений или, что лучше, получении ключа (ключей), использованного для шифрования сообщений, для дешифрировании других сообщений, зашифрованных теми же ключами.
Вскрытие с использованием открытого текста.У криптоаналитика есть доступ не только к шифротекстам нескольких сообщений, но и к открытому тексту этих сообщений. Его задача состоит в получении ключа (или ключей), использованного для шифрования сообщений, для дешифрировании других сообщений, зашифрованных тем же ключом (ключами).
Вскрытие с использованием выбранного открытого текста.У криптоаналитика не только естьдоступ к шифротекстам и открытым текстам нескольких сообщений, но и возможность выбирать о т-крытый текст для шифрования. Это предоставляет больше вариантов чем вскрытие с использованиемоткрытого текста, так как криптоаналитик может выбирать шифруемые блоки открытого текста, чтоможет дать больше информации о ключе. Его задача состоит в получении ключа (или ключей), использованного для шифрования сообщений, или алгоритма, позволяющего дешифрировать новые сообщения, зашифрованные тем же ключом (или ключами).
Адаптивное вскрытие с использованием открытого текста.Это частный случай вскрытия с использованием выбранного открытого текста. Криптоаналитик не только может выбирать шифруемыйтекст, но также может строить свой последующий выбор на базе полученных результатовшифрования. При вскрытии с использованием выбранного открытого текста криптоаналитик мог выбрать для шифрования только один большой блок открытого текста, при адаптивном вскрытии с использованием выбранного открытого текста он может выбрать меньший блок открытого текста, затемвыбрать следующий блок, используя результаты первого выбора и так далее.
Существует по крайней мере еше три типа криптоаналитической вскрытия:
Вскрытие с использованием выбранного шифротекста.Криптоаналитик может выбрать различные шифротексты для дешифрирования и имеет доступ к дешифрированным открытым текстам. Например, у криптоаналитика есть доступ к "черному ящику", который выполняет автоматическое дешифрирование. Его задача состоит в получении ключа.
Такой тип вскрытия обычно применим к алгоритмам с открытым ключом. Вскрытие с использование выбранного шифротекста иногда также эффективно против симметричных алгоритмов. (Иногда вскрытие с использованием выбранного открытого текста и вскрытие с использованием выбранного шифротекста вместе называют вскрытием с использованием выбранного текста.)
Вскрытие с использованием выбранного ключа.Такой тип вскрытия означает не то, что криптоаналитик может выбирать ключ, а что у него есть некоторая информация о связи между различными ключами. Это странный, запутанный и не очень практичный тип вскрытия.
Бандитский криптоанализ.Криптоаналитик угрожает, шантажирует или пытает кого-нибудь, пока не получит ключ. Взяточничество иногда называется вскрытием с покупкой ключа Это очень мощные способы вскрытия, часто являющиеся наилучшим путем взломать алгоритм.
Вскрытия с известным открытым текстом и с использованием выбранного открытого текста встречаются чаще, чем можно подумать. Не является невозможным для криптоаналитика добыть открытый текст шифрованного сообщения или подкупить кого-нибудь, кто зашифрует выбранное сообщение. Может и не потребоваться никого подкупать – передав письмо послу, вы, возможно, обнаружите, что письмо будет зашифровано и отправлено в его страну для изучения. Многие сообщения имеют стандартные начало и окончание, что может быть известно криптоаналитику. Особенно уязвим шифрованный исходный код из-за частого использования ключевых слов: #define, struct, else, return. Те же проблемы и у шифрованного исполнимого кода: функции, циклические структуры и так далее. Вскрытия с известным открытым текстом (и вскрытия с выбранным шифротекстом) успешно использовались в борьбе с немцами и японцами в ходе Второй мировой войны.
И не забывайте о предположении Керкхофса: если мощь вашей новой криптосистемы опирается на то, что взломщик не знает, как работает алгоритм, вы пропали. Если вы считаете, что хранение принципа работы алгоритма в секрете лучше защитит вашу криптосистему, чем предложение академическому сообществу проанализировать алгоритм, вы ошибаетесь. А если вы думаете, что кто-то не сможет дезассемблировать ваш исходный код и восстановить ваш алгоритм, вы наивны. (В 1994 году такое произошло с алгоритмом RC4, см. раздел 17.1.) Нашими лучшими алгоритмами являются те, которые были разработаны открыто, годами взламывались лучшими криптографами мира и все еще несокрушимы. (Агентство Национальной Безопасности хранит свои алгоритмы в секрете, но у них работают лучшие криптографы мира, а у вас – нет. Кроме того, они обсуждают свои алгоритмы друг с другом, полагаясь на способность товарища обнаружить все слабости в своей работе.)
У криптоаналитиков не всегда есть доступ к алгоритмам (например, вскрытие в ходе Второй мировой войны Соединенными Штатами японского дипломатического кода PURPLE), но часто они его получают. Если алгоритм используется в коммерческой программе безопасности, то это просто вопрос времени и денег, удастся ли дезассемблировать программу и раскрыть алгоритм. Если же алгоритм используется в военной системе связи, то это просто вопрос времени и денег купить (или украсть) аппаратуру и реконструировать алгоритм.
Те, кто стремится получить нераскрываемый шифр, считая этот шифр таковым только потому, что они сами не смогли его взломать, либо гении, либо дураки. К несчастью, последних в мире достаточно много. Остерегайтесь людей, расхваливающих надежность своих алгоритмов, но отказывающихся их опубликовать. Доверять таким алгоритмам нельзя.
Хорошие криптографы опираются на мнение других, отделяя хорошие алгоритмы от плохих.
- Информационная безопасность
- Отправитель и получатель
- Сообщения и шифрование
- Проверка подлинности, целостность и неотрицание авторства
- Алгоритмы и ключи
- Симметричные алгоритмы
- Алгоритмы с открытым ключом
- Криптоанализ
- Безопасность алгоритмов
- Стеганография
- Подстановочные и перестановочные шифры
- Подстановочные шифры
- Перестановочные шифры
- Простое xor
- Одноразовые блокноты
- Ipklpsfhgq
- Элементы протоколов
- Смысл протоколов
- Персонажи
- Протоколы с посредником
- Арбитражные протоколы
- Самодостаточные протоколы
- Попытки вскрытия протоколов
- Передача информации с использованием симметричной криптографии
- Однонаправленные функции
- Однонаправленные хэш-функции
- Коды проверки подлинности сообщения
- Передача информации с использованием криптографии с открытыми ключами
- Смешанные криптосистемы
- Головоломки Меркла
- Цифровые подписи
- Подпись документа с помощью симметричных криптосистем и посредника
- Деревья цифровых подписей
- Подпись документа с помощью криптографии с открытыми ключами
- Подпись документа и метки времени
- Подпись документа с помощью криптографии с открытыми ключами и однонаправленных хэш-функций
- Алгоритмы и терминология
- Несколько подписей
- Невозможность отказаться от цифровой подписи
- Использование цифровых подписей
- Цифровые подписи и шифрование
- Возвращение сообщения при приеме
- Обнаружение вскрытия, основанного на возвращении сообщения
- Вскрытия криптографии с открытыми ключами
- Генерация случайных и псевдослучайных последовательностей
- Псевдослучайные последовательности
- Криптографически безопасные псевдослучайные последовательности
- Настоящие случайные последовательности
- Типы алгоритмов и криптографические режимы
- Режим электронной шифровальной книги
- Набивка
- Повтор блока
- Режим сцепления блоков шифра.
- Потоковые шифры
- Устройство генератора потока ключей.
- Идентификация и авторизация
- Аутентификация
- Парольная аутентификация
- Электронные смарт-карты
- Использование других уникальных предметов
- Методы биометрической аутентификации
- Идентификация по отпечаткам пальцев
- Идентификация по Сетчатке и радужной оболочке глаза
- Голосовая идентификация
- Распознавание по форме лица, руки или ладони
- Распознавание по рукописному почерку.
- Клавиатурный почерк
- Задачи аудита
- Применяемые методики
- Результаты аудита
- Классификация угроз Digital Security (Digital Security Classification of Threats)
- Технологические угрозы информационной безопасности
- Организационные угрозы информационной безопасности
- Социальная инженерия
- Компьютерные вирусы
- Файловые вирусы
- «Троянские кони» («трояны»)
- Сетевые черви
- Загрузочные вирусы
- Мобильные («встроенные») вирусы
- Полиморфизм вирусов
- Противодействие вирусам
- Места наиболее вероятного внедрения вирусов