Объяснение атак по известному открытому тексту

Понимание атаки с использованием известного открытого текста

Как опытный аналитик по кибербезопасности с более чем двадцатилетним опытом работы за плечами, я своими глазами видел развивающуюся тактику, используемую злоумышленниками для взлома систем и компрометации конфиденциальных данных. Одной из таких тактик является атака с использованием известного открытого текста, которая существует уже много лет, но остается серьезной угрозой в современном цифровом мире.

При атаке с использованием известного открытого текста (KPA) злоумышленник использует совпадающие наборы как зашифрованных, так и исходных данных для расшифровки основного метода шифрования или секретного ключа.

В этом сценарии кибератаки хакер обладает не только закодированной информацией (зашифрованным текстом), но и ее исходной неизмененной формой (открытым текстом). Затем злоумышленник пытается определить конкретный метод или ключ шифрования, исследуя сходства и различия между ними.

Например, если «блокчейн» заменить на «eorfnfkdlq», эти знания могут помочь злоумышленнику расшифровать другие разделы сообщения, в которых используется тот же код. Это демонстрирует, как некоторые методы шифрования могут быть скомпрометированы, когда известен даже минимальный объем информации, что потенциально может привести к раскрытию закодированного сообщения.

Проще говоря, этот вид атаки использует недостатки в методах шифрования, позволяя злоумышленникам обнаружить корреляции или связи между исходным сообщением (открытым текстом) и его зашифрованной версией (зашифрованным текстом). При отсутствии надлежащей защиты такие атаки с использованием известного открытого текста могут поставить под угрозу безопасность системы шифрования.

Как исследователь, я часто использую в своей работе два распространенных метода: частотный анализ и сопоставление с образцом. Эти стратегии существенно помогают мне в расшифровке как открытого текста, так и зашифрованных сообщений. Частотный анализ помогает мне идентифицировать наиболее часто встречающиеся символы или слова, а сопоставление шаблонов позволяет мне обнаружить повторяющиеся шаблоны, которые могут раскрыть скрытую информацию.

• Частотный анализ. Злоумышленники используют простые методы шифрования, при которых каждая буква или символ заменяется определенной. Сравнивая частоту букв или шаблонов в открытом тексте и зашифрованном тексте, злоумышленники могут раскрыть ключ или расшифровать остальную часть сообщения.
• Сопоставление шаблонов. Злоумышленники ищут повторяющиеся шаблоны. Если один и тот же открытый текст приводит к одному и тому же зашифрованному тексту, они могут выявить тенденции в зашифрованном тексте и использовать их для определения алгоритма шифрования, что в конечном итоге расшифровывает все сообщение.

Как работает атака по известному открытому тексту?

Злоумышленник может использовать эту известную пару, пытаясь расшифровать лежащий в ее основе метод шифрования — процесс, называемый «обратным инжинирингом». Первоначально они могут не обладать точным ключом или методологией, но простой доступ к одной паре открытого и зашифрованного текста дает им точку входа, чтобы начать взлом кода шифрования.

По сути, наличие большего количества пар зашифрованных сообщений позволяет злоумышленнику быстрее определить метод и ключ шифрования. Следовательно, это упрощает процесс расшифровки дополнительных сообщений, закодированных таким же образом.

Давайте разберем потенциальный метод, лежащий в основе этого сценария, основываясь на предыдущей аналогии с «блокчейном» и «eorfnfkdlq»:

Этапы атаки с использованием известного открытого текста

• Сбор известных пар. Злоумышленники собирают пары открытого текста и соответствующего ему зашифрованного текста. Их можно получить посредством перехвата сообщений, утечки данных или другими способами.
• Анализ шаблона. Злоумышленник сравнивает буквы открытого текста («блокчейн») с соответствующими буквами зашифрованного текста («eorfnfkdlq»). Изучая, как каждая буква открытого текста превращается в другую букву зашифрованного текста, злоумышленник может заметить закономерность. Например, буква «б» превращается в «е», «л» превращается в «о» и так далее.
• Угадывание шифра. На основании изменений между открытым текстом и зашифрованным текстом злоумышленник может сделать обоснованные предположения об алгоритме шифрования. Например, если буквы сдвинуты на фиксированное количество позиций, злоумышленник может заметить, что каждая буква в «блокчейне» сдвинута на определенное количество позиций в алфавите. Например, в шифре Цезаря вы можете сдвинуть каждую букву на три позиции, как показано на изображении выше.
• Взлом шифрования. Как только злоумышленник выяснит шаблон или правило шифрования, он сможет применить эти знания для расшифровки других частей сообщения или даже будущих сообщений, в которых используется тот же ключ или алгоритм.

Слышали ли вы, что шифр Цезаря получил свое название от Юлия Цезаря, поскольку он использовал его для защиты своих конфиденциальных сообщений?

Атаки с использованием выбранного открытого текста (CPA) и атаки с использованием известного открытого текста (KPA)

При атаках с использованием выбранного открытого текста злоумышленники выбирают свое собственное сообщение (открытый текст) и исследуют полученную закодированную версию (зашифрованный текст), в то время как при атаках с использованием известного открытого текста злоумышленники имеют некоторое предварительное понимание или знание исходного сообщения.

Проще говоря, ключевое различие между CPA и KPA заключается в следующем:

• Атаки с использованием выбранного открытого текста. Злоумышленники могут выбрать нужный им открытый текст и изучить, как он зашифрован в зашифрованный текст.
• Атаки с использованием известного открытого текста. Злоумышленники уже имеют доступ к некоторым парам открытый текст-зашифрованный текст и используют эту информацию для анализа шифрования, не выбирая открытый текст самостоятельно.

Понимание этих различий имеет важное значение для разработки надежной криптографической защиты.

Вы слышали это раньше? Фишинг — это хитрый метод, используемый хакерами, с помощью которого они вводят людей в заблуждение, заставляя их раскрывать личные данные, такие как пароли, выдавая себя за надежных лиц. С другой стороны, открытый текст относится к данным или сообщениям, которые не зашифрованы и могут быть легко прочитаны кем угодно.

Как защититься от атаки с использованием известного открытого текста?

Чтобы обеспечить безопасность от атак с использованием предсказуемых данных (атаки с известным открытым текстом), рекомендуется реализовать надежные методы шифрования, конфиденциально обрабатывать ключи шифрования, назначать отдельные ключи для каждого сеанса и включать случайные элементы в процедуры шифрования для повышения защиты.

Выбирайте алгоритмы шифрования, которые могут противостоять атакам с использованием известного открытого текста за счет использования надежных методов шифрования. Гарантируя, что различимые шаблоны в исходных данных (открытом тексте) не совпадают с шаблонами в зашифрованных данных (зашифрованном тексте), современные криптографические алгоритмы, такие как Advanced Encryption Standard (AES), предназначены для противостояния этим типам атак. AES — это широко используемый алгоритм симметричного шифрования, известный своей безопасностью и эффективностью.

Обеспечьте безопасный контроль над ключами шифрования для предотвращения несанкционированного использования. Храните свои ключи в безопасных хранилищах, регулярно обновляйте их и используйте надежные методы создания ключей. Кроме того, воздержитесь от шифрования отдельных, легко угадываемых сегментов данных. Вместо этого защитите от использования известных пар, зашифровав все сообщение или файл.

Кроме того, используйте отдельные ключи для отдельных сеансов и задач, чтобы минимизировать эффект атак с использованием известного открытого текста, поскольку в каждом сеансе используется уникальный ключ шифрования. Кроме того, следите за актуальностью своих систем, библиотек и инструментов шифрования. Регулярные обновления часто включают исправления безопасности, устраняющие уязвимости.

Прежде чем кодировать исходный текст ваших данных (открытый текст), разумно добавить к нему криптографическую приправу — случайное значение. Эта уникальная приправа гарантирует, что каждое шифрование будет уникальным, даже если один и тот же открытый текст зашифрован несколько раз. Кроме того, выбирайте методы шифрования, которые не подвержены атакам с использованием известного открытого текста. Наконец, всегда проводите тщательное исследование при выборе алгоритмов шифрования.