Атаки з відомим відкритим текстом: пояснення
Розуміння атаки з відомим відкритим текстом
Атака з відомим відкритим текстом (known-plaintext attack, KPA) виникає, коли хакер використовує пари зашифрованих та незашифрованих даних для з’ясування алгоритму або ключа шифрування.
Під час такої атаки хакер має доступ як до зашифрованих даних (шифротексту), так і до оригінальної незашифрованої версії (відкритого тексту). Порівнюючи обидва, зловмисник намагається з’ясувати метод чи ключ шифрування.
Наприклад, якщо слово «blockchain» зашифровано як «eorfnfkdlq», знання цієї пари може допомогти хакеру розкодувати інші частини повідомлення, які використовують той самий ключ. Це демонструє, як навіть невелика кількість інформації в певних методах шифрування може спричинити компрометацію.
Цей вид атаки використовує слабкі місця в техніках шифрування, дозволяючи атакуючим ідентифікувати закономірності або зв’язки між відкритим текстом і шифротекстом. Якщо система шифрування не має належного захисту, атаки з відомим відкритим текстом можуть підірвати її безпеку.
Два поширені методи використання відкритого тексту та шифротексту — це аналіз частот і пошук шаблонів:
- Аналіз частот: Атакуючі застосовують прості методи шифрування, де кожна літера чи символ замінюється на конкретний. Порівнюючи частоти букв або шаблонів у відкритому тексті та шифротексті, вони можуть виявити ключ або розкодувати решту повідомлення.
- Пошук шаблонів: Зловмисники шукають повторювані закономірності. Якщо той самий відкритий текст призводить до однакового шифротексту, вони можуть виявити тенденції у зашифрованому тексті та використати їх для визначення алгоритму шифрування, що врешті дозволить розшифрувати все повідомлення.
Як працює атака з відомим відкритим текстом?
Зловмисник може використати відому пару для «зворотного аналізу» методу шифрування. Навіть якщо він спершу не знає точний ключ або алгоритм, саме наявність цієї пари відкритого тексту та шифротексту дає йому стартову точку для розбиття шифрування.
Чим більше пар має хакер, тим легше стає з’ясувати метод і ключ шифрування, що значно полегшує розшифровування інших повідомлень, зашифрованих тим самим методом.
Розгляньмо, як може працювати ця атака, продовжуючи приклад із парою «blockchain» і «eorfnfkdlq»:
Кроки в атаці з відомим відкритим текстом
- Збір відомих пар: Атакуючі збирають пари відкритого тексту з відповідними шифротекстами. Ці дані можуть бути отримані через перехоплення комунікацій, витоки даних або інші способи.
- Аналіз шаблонів: Зловмисник порівнює літери у відкритому тексті («blockchain») з відповідними літерами у шифротексті («eorfnfkdlq»). Аналізуючи, як кожна літера у відкритому тексті перетворюється в іншу літеру в шифротексті, він може помітити закономірності. Наприклад, літера «b» перетворюється в «e», «l» — в «o» тощо.
- Вгадування шифру: Виходячи з перетворень між відкритим текстом і шифротекстом, зловмисник може робити обґрунтовані припущення щодо алгоритму шифрування. Наприклад, якщо букви зміщуються на певну кількість позицій, зловмисник може помітити, що кожна буква в «blockchain» зрушена на певну кількість місць у абетці. Наприклад, у шифрі Цезаря кожна літера зміщується на три позиції.
- Розбиття шифрування: Як тільки зловмисник з’ясує шаблон чи правило шифрування, він може застосувати ці знання для розшифрування інших частин повідомлення або навіть майбутніх повідомлень, що використовують той самий ключ або алгоритм.
Цікавий факт: Метод шифрування Цезаря названий на честь Юлія Цезаря, який використовував його для своїх приватних повідомлень.
Атаки з вибраним відкритим текстом (CPA) vs. атаки з відомим відкритим текстом (KPA)
Атаки з вибраним відкритим текстом передбачають вибір відкритого тексту атакуючим та аналіз відповідного шифротексту, тоді як атаки з відомим відкритим текстом відбуваються, коли зловмисники мають часткове знання відкритого тексту.
Простими словами, ключова відмінність між CPA і KPA полягає в наступному:
- Атаки з вибраним відкритим текстом: Атакуючі можуть обирати чи вибирати відкритий текст і вивчати, як він шифрується у шифротекст.
- Атаки з відомим відкритим текстом: Атакуючі вже мають доступ до деяких пар відкритого тексту та шифротексту і використовують цю інформацію для аналізу шифрування, не вибираючи текст самостійно.
Розуміння цих відмінностей є важливим для розробки надійного криптографічного захисту.
Цікавий факт: Фішинг — це обманна техніка, коли зловмисники змушують людей розкривати чутливу інформацію, наприклад, паролі, прикидаючись довіреними джерелами, тоді як відкритий текст просто відноситься до даних або повідомлень, що не шифруються і є читабельними для будь-кого.
Як захиститися від атак з відомим відкритим текстом?
Для захисту від атак з відомим відкритим текстом використовуйте стійкі алгоритми шифрування, надійно керуйте ключами, застосовуйте унікальні ключі для кожної сесії та додавайте випадковість до процесів шифрування для посилення захисту від атак.
Вибирайте алгоритми шифрування, які можуть протидіяти атакам з відомим відкритим текстом, застосовуючи сильні криптографічні технології. Сучасні алгоритми, такі як Advanced Encryption Standard (AES), створені для запобігання відповідностей між відкритим текстом і шифротекстом. AES — це широко використовуваний симетричний алгоритм шифрування, відомий своєю безпекою та ефективністю.
Надійно керуйте ключами шифрування, щоб уникнути несанкціонованого доступу. Використовуйте захищені репозиторії ключів, регулярно оновлюйте ключі та застосовуйте сильні методи їх створення. Крім того, уникайте шифрування окремих, прогнозованих частин даних. Щоб запобігти використанню відомих пар, шифруйте всю інформацію або файли.
Додатково застосовуйте різні ключі для різних сесій і завдань. Це зменшує шкоду від атак з відомим відкритим текстом, оскільки кожна сесія використовуватиме інший ключ шифрування. Також оновлюйте системи, бібліотеки та програмне забезпечення для шифрування до останніх версій. Оновлення часто включають виправлення безпеки, які усувають вразливості.
Перед шифруванням відкритого тексту додавайте криптографічну сіль — випадкове значення. Це забезпечує унікальність кожного шифрування, навіть якщо однаковий відкритий текст зашифровується кілька разів. Також уникайте методів шифрування, відомих своєю вразливістю до атак з відомим відкритим текстом. Проведіть належну перевірку під час вибору алгоритмів шифрування.
