Załóżmy, że jestem napastnikiem i mam do czynienia ze słabym, ale nieznanym algorytmem szyfrowania opracowanym przez „Dave'a”. Jak bym to złamał? Nie wiedziałbym nawet, od czego zacząć. Byłby to pozornie nic nie znaczący ciąg znaków.

Zgadza się, nie zrobiłbyś tego. Oto kilka zaszyfrowanych danych (4587556841584465455874588). Masz pojęcie, co to oznacza? Absolutnie nie.

Jednak brakuje Ci podstawowego, fundamentalnego i najważniejszego z integralnie ważnego klucza centralnego do wszechświata, który łączy kryptografię. Pomysł jest prosty:

  klucz jest wszystkim  

To wszystko. To jest kawałek, który musisz chronić. Kawałek, którego musisz strzec swoim życiem i miej nadzieję, że nikt nie uderzy cię młotkiem, dopóki nie powiesz im, co to jest.

Na tej podstawie musisz założyć, że Twój algorytm może zostać odczytany przez atakującego . Wiedzą, jak to działa. Potrafią udokumentować jego proces. Jeśli są jakieś słabości, znajdą je. I wykorzystają je. Jak ten wściekły ojciec CIA z Schwytanych.

Okazuje się, że jest to mniej założenie, a bardziej praktyczne zastosowanie. Dave, kryptograf domowy, chce włączyć algorytm szyfrowania do swojego programu. Decydując się zrezygnować z wszelkich testów i prac projektowych, które kryptolodzy wykonywali dla niego przez lata za darmo, pisze coś związanego z dziwnym xor, kompiluje swój program i pożytecznie przekazuje go znajomym.

Ten algorytm jest teraz dostępny ich ręce. Gra skończona.

Teraz możesz zapytać „czy nie mogę po prostu zachować algorytmu w tajemnicy? To zadziała, prawda?” Oh Dave, proszę przestań. Nie nie nie. Problem z tajnymi algorytmami polega na tym, że prawdopodobieństwo kradzieży jest znacznie większe. W końcu klucz jest inny dla każdego użytkownika (właściwie nie jest to wymóg, ale załóżmy, że to dla uproszczenia), ale algorytm pozostaje niezmieniony. Potrzebujesz więc tylko jednej ze swoich implementacji, aby być narażonym na atak i to jest koniec gry.

Edycja : OK, w odpowiedzi na zaktualizowane pytanie OP. Załóżmy na chwilę, że algorytm jest całkowicie nieznany. Każdy z dwóch uczestników zaszyfrowanej rozmowy ma doskonałe zabezpieczenie implementacji swojego algorytmu.

W tym przypadku masz dane do analizy. Możesz wykonać jedną z następujących czynności:

• Przeanalizuj pod kątem często znanych liter. W ten sposób można złamać typowy szyfr przesuwający Cezara.
• Spróbuj odgadnąć długość klucza. Mając te informacje, możesz przejść do wyszukiwania powtarzających się bloków tekstu zaszyfrowanego, które mogą odpowiadać temu samemu tekstowi jawnemu.
• Spróbuj indeks koincydencji i inne tego rodzaju miary używane do złamania szyfru Vigenere, ponieważ wiele szyfrów polialfabetycznych jest (prawdopodobnie ) tylko warianty tego.
• Uważaj na wzorce. Każdy wzór może dać ci klucz.
• Poszukaj innych wskazówek. Czy długości odpowiadają pewnej mierze, czy są na przykład wielokrotnościami pewnej wartości, takiej jak granica bajtów, a więc są (prawdopodobnie) uzupełniane?
• Spróbuj przeprowadzić analizę za pomocą jednego z szyfru symetrycznego techniki kryptoanalizy. W wielu przypadkach opierają się one na znajomości algorytmu, więc mogą nie mieć zastosowania w tym przypadku.
• Jeśli uważasz, że dane, o których mowa, stanowią wymianę kluczy, możesz wypróbować jedną z wielu technik umożliwiających złamanie publicznego algorytmy kluczy.

Faktem jest, że krótki fragment danych z nieznanego algorytmu może być niemożliwy do odszyfrowania. Nie oznacza to jednak, że należy na tym polegać. Im więcej danych może odzyskać kryptoanalityk, tym większe jest prawdopodobieństwo, że złamie twój algorytm. Prawdopodobnie nie wiesz, bez poważnej kryptoanalizy, jaka jest ta granica - na przykład rozsądne jest założenie, że można by brutalnie zmusić algorytm szyfru cezera dla słów trzyliterowych, ponieważ jest ich niewiele, które mają sens.

Masz również problemy z ponownym wykorzystaniem. Podczas II wojny światowej Engima przezwyciężyła ten problem, mając programowalne ustawienia swojego tajnego algorytmu, ale ten też został zepsuty.

Należy również wziąć pod uwagę ludzki element kryptografii. Zdaję sobie sprawę, że etykieta na puszce mówi „użyć raz, nie trawić” itp., Ale ludzie są ludźmi i prawdopodobnie użyją dwa, trzy razy itp. Każde takie zachowanie działa na korzyść kryptoanalityka.

W przeszłości co najmniej raz uzyskano nieznany algorytm „szyfrowania”. Mówię o minojskim skrypcie liniowym B, metodzie pisania używanej na Krecie około 1300 roku pne. Metoda ta została utracona kilka wieków później, wraz ze śmiercią wszystkich praktykujących i ogólnym upadkiem cywilizacji podczas tak zwanych greckich ciemnych wieków. Kiedy archeolodzy zaczęli przesiewać ziemię wokół Knossos i innych miejsc pod koniec XIX wieku, otrzymali tylko kilka tabliczek z nieznanymi znakami, bez pojęcia o systemie pisma, który był używany do ich produkcji.

Ciekawą historią jest to, że metoda liniowa B została odkryta w latach pięćdziesiątych XX wieku przy użyciu tych samych narzędzi analitycznych, które były używane w systemach szyfrowania tamtych czasów. W efekcie zapis uznano za „nieznany algorytm szyfrowania”. Ulegał analizom statystycznym, wiązał wnioski i pewne hipotezy dotyczące tekstu jawnego (w zasadzie założenie, że język bazowy dla odmiany greki). Jest to klasyczna i mistrzowska ilustracja tego, jak kryptoanaliza działa przeciwko „ręcznym kryptosystemom”.

Oczywiście założenie, że algorytm kryptograficzny może być używany i nadal pozostaje tajny, jest niewiarygodne. Przy tym samym założeniu nie ma piractwa gier wideo ani treści multimedialnych. Prawdziwy świat nieustannie przypomina nam, że to nieprawda. Jedynym znanym sposobem, dzięki któremu algorytm może pozostać tajemnicą, jest zabijanie jego wynalazców i praktyków, niszczenie ich aparatury i czekanie kilka stuleci. Ma to kilka niewygodnych skutków ubocznych.

I nawet jeśli w danym konkretnym przypadku szczegóły algorytmu nie wyciekły jeszcze , nie ma sposobu na ilościowe określenie, jak bardzo jest tajny algorytm, tj. ile czasu zajmie odtworzenie algorytmu na odwrotną inżynierię, łapówki lub zdrową kradzież. To jest głównym powodem, dla którego kryptolodzy około 40 lat temu zdecydowali, że klucz i algorytm powinny zostać rozdzielone, przy czym klucz jest tajny, a algorytm nie jest tajny: można określić ilościowo tajność klucza , a nie tajemnica algorytmu.

To daje nam wgląd w Twoje konkretne pytanie. Twój „tajny algorytm” opiera się na pojęciu „manipulacji matematycznej”. Ile z nich jest? Czy potrafisz oszacować lub opisać zbiór „manipulacji matematycznych”? Przekonasz się, że algorytm szyfrowania jest sam w sobie „manipulacją matematyczną”, więc twoje pytanie jest raczej źle zdefiniowane.

Aby zaatakować protokół kryptograficzny, masz następujące metody ataku

• Znany tekst jawny: Próbujesz znaleźć korelacje między posiadanym tekstem jawnym a odpowiadającym mu tekst zaszyfrowany.

• Wybrany tekst jawny: Szyfrowanie określonego tekstu jawnego i badanie zmian w tekście zaszyfrowanym w miarę zmian tekstu jawnego.

• Wybrany zaszyfrowany tekst: Odszyfrowanie określonego zaszyfrowanego tekstu i badanie zmian w tekście jawnym i zaszyfrowanym tekście.

• Znany szyfr tekst: Jeśli masz tylko zaszyfrowany tekst, poniżej znajduje się prosty przykład.

Dawno temu wziąłem udział w zajęciach z kryptografii, na jednym z wykładów uczono kryptonalizacji szyfrów podstawieniowych. To nie jest sposób, w jaki to się teraz robi, ale tutaj rozpoczęła się nauka kryptografii i tak zaczęła się kryptonalizacja.

Powiedzmy, że możesz przejść przez ten zaszyfrowany tekst.

Mx qeoiw wirwi xs qi xlex e lsqi-fvia epksvmxlq mw e zivc feh mhie, fyx xlivi'w sri xlmrk M'q rsx yrhivwxerhmrk.

Nie znasz algorytm, nie znasz klucza. Jak zacząć?

• Przeanalizuj częstotliwość liter: całkowita długość to 87 liter. Widzimy, że i zostało użyte 12 razy -> ~ 13%. Zgodnie z artykułem Wikipedii na temat częstotliwości listów, ta litera to prawdopodobnie e . Nasz zaszyfrowany tekst to teraz:

Mx qeoew werwe xs qe xlex e lsqe-fvea epksvmxlq mw e zevc feh mhee, fyx xleve'w sre xlmrk M'q rsx yrhivwxerhmrk. / p>

• Teraz druga najczęściej używana litera to x została użyta 11 razy -> ~ 11%, więc prawdopodobnie będzie to t . Nasz zaszyfrowany tekst to teraz:

Mt qeoew werwe ts qe tlet e lsqe-fvea epksvmtlq mw e zevc feh mhee, fyt tleve'w sre tlmrk M'q rst yrhivwterhmrk.

• Teraz zaczynamy dostrzegać wzorce. Zastąpienie i->e i x->t sugeruje, że kluczem może być 4 . Spróbujmy:

Wydaje mi się, że algorytm domowego przygotowania to bardzo zły pomysł, ale jest jedna rzecz, której nie rozumiem.

Ahaa! Mamy to! Teraz wykonałeś swoją pierwszą kryptonalizę. Jest to jeden ze sposobów analizy zaszyfrowanego tekstu.

Myślę, że nikt nie powiedział tego na głos, więc powiem.

Jeśli kryptografowi podano tylko jeden zaszyfrowany tekst bez możliwości uzyskania więcej, zaszyfrowany tekst jest krótki i nie ma żadnej wiedzy o tekście jawnym , odszyfrowanie tekstu jest prawie niemożliwe. Jedynym sposobem, w jaki jest to nadal możliwe, jest to, że szyfr jest na poziomie trudności szyfru podstawieniowego.

Biorąc pod uwagę ten sam algorytm, jeśli istnieje sposób na uzyskanie większej liczby zaszyfrowanych tekstów na żądanie, jeśli zaszyfrowany tekst jest wystarczający długi lub jeśli istnieją jakieś znane części tekstu jawnego, które mogą pomóc, jest prawdopodobne, że algorytm może zostać złamany przy wystarczającym wysiłku.

Jednak nawet kryptoanaliza wymaga dużo wysiłku w porównaniu z wysiłkiem tworzenia prosty kryptoalgorytm od zera, więc jest mało prawdopodobne, aby ktokolwiek włożył wysiłek, chyba że ma ku temu dobry powód.

Jeśli masz zamiar rozpowszechniać tajny algorytm, dlaczego zamiast tego nie rozprowadzić po prostu jednorazowych bloków? Jest bezpieczniejszy.

Jeśli nie podoba ci się pomysł z jednorazowymi padami, ponieważ za dużo danych jest przesyłanych przez sieć, to dlaczego zakładasz, że atakujący ma tylko jeden szyfrogram?

Zakładając, że ktoś ma tylko jeden szyfrogram i nie ma algorytmu (dwa błędne założenia), to twój słaby, ale dobrze znany podstawowy system szyfrowania prawdopodobnie nie ma żadnych luk w zabezpieczeniach.

Sposobów jest kilka.

Pierwszy i najbardziej oczywisty polega na tym, że osoby atakujące zaatakowały Twój serwer w stopniu, w jakim udało im się uzyskać Twój kod źródłowy. W tym konkretnym przypadku Twój własny schemat jest tak dobry jak nic.

Drugi sposób polega na tym, że atakujący może być w stanie przesłać własne wartości do Twojego algorytmu i zobaczyć wynik przed / po. Jest to znane jako atak na wybrany tekst jawny. Dobry schemat szyfrowania nie powinien być na to podatny. Prawdopodobnie jest to schemat własny.

Nawet bez ataku z użyciem tekstu jawnego, schemat domowy jest zwykle śmiesznie słaby. Laicy tacy jak ty i ja mogą nie być w stanie zrozumieć rezultatów własnego planu. Istnieje jednak klasa bardzo sprytnych ludzi, którzy poświęcają swój czas i wysiłek na łamanie takich schematów kryptograficznych, zwykle w zamian za dobrą wypłatę. Być może słyszałeś o nich, nazywamy ich kryptografami.

Proszę odpowiedzieć na to pytanie, zakładając, że algorytm jest utrzymywany w całkowitej tajemnicy, pomimo tego, jak trudno jest to osiągnąć w prawdziwym życiu.

Problem polega na tym, że ignorujesz zasadę Kerckhoffsa, która mówi, że bezpieczeństwo schematu szyfrowania nie powinno zależeć od tajności algorytmu.

W każdym razie, jeśli naprawdę jesteś zainteresowany kryptowalutą, powinieneś wziąć kurs taki jak ten.

Ponieważ nie zostało to wspomniane, a to pytanie pojawiło się już od jakiegoś czasu ...

Informatyk pomógł rozszyfrować zaszyfrowany tekst XVIII-wiecznego tajnego stowarzyszenia. Tekst był bardzo ozdobny, z symbolami i glifami. Przez stulecia był to problem dla literaturoznawców. Sztuczka polegała na odgadnięciu niektórych liter i tego, co mogą oznaczać, a także odgadnięciu oryginalnego języka, ponieważ niemiecki ma inną częstotliwość liter niż angielski czy włoski.

Oto opis zaszyfrowanego tekstu i jak to odkryto.

http://phys.org/news/2011-10-scientist-mysterious-copiale-cipher.html

http://stp.lingfil.uu.se/~bea/copiale/

http://www.wired.com/dangerroom/2012/11/ ff-the-manuscript / all / (Bardzo długi, bardzo interesujący.)

Wraz z Copiale Cipher, zespół łamiący kod zaczął nawet nie znać języka zaszyfrowanego dokumentu. Mieli jednak przeczucie co do rzymskich i greckich znaków rozpowszechnianych w całym rękopisie, więc wyizolowali je z abstrakcyjnych symboli i zaatakowali jako prawdziwy kod.

„Zajęło to dość dużo czasu i zaowocowało kompletnym porażka - mówi Knight. Po wypróbowaniu 80 języków, zespół kryptograficzny zdał sobie sprawę, że rzymskie znaki są „zerami”, które mają wprowadzić czytelnika w błąd. Przesłanie zawierały abstrakcyjne symbole.

Zespół przetestował następnie hipotezę, że abstrakcyjne symbole o podobnych kształtach reprezentują tę samą literę lub grupy liter. W końcu pojawiły się pierwsze znaczące słowa niemieckiego: „Ceremonie inicjacji”, a następnie „Sekretna sekcja”.