12 јун 2022

Enkripcija podataka: Razbijanje enkripcije (Epizoda 5)

Ranije je rečeno da enkripcija obezbjeđuje sigurno slanje informacija po konceptu povjerljivosti, integriteta i originalnosti. Sada se postavlja pitanje može li se enkripcija razbiti?

Razbijanje enkripcije; Design by Saša Đurić

Na ovo pitanje se ne može dati direktan odgovor, ali u zavisnosti od datih okolnosti i drugih faktora enkripciju je moguće razbiti. Međutim, potrebno je imati na umu da taj proces može zahtjevati ogromnu količinu uloženog vremena, resursa i tehničkog znanja. Generalno gledajući, napadači teže da do podataka dođu prije enkripcije ili da dođu do enkripcijskih ključeva. Međutim, ako je podatak već šifrovan, a napadač hoće da dođe do njega postoje određene vrste napada koji se mogu izvesti. Napadi na šifrovane podatke možemo prvo podijeliti u dvije grupe:

 

Pasivni napadi -  ovo je grupa napada koji nisu štetni za sistemsko okruženje, jer oni ne vrše nikakve izmjene. Posmatranje ili prisluškivanje bi bili primjeri pasivnog napada.

 

Aktivni napadi – ova grupa napada može izmijeniti podatke ili sistemska podešavanja i očigledno je da su mnogo štetniji za okruženje u kojem se odvijaju.

 

Neki od aktivnih napada za razbijanje enkripcije su:

 

Iscrpljujući napad (eng. brute-force). Ova vrsta napada pokušava primijeniti svaku moguću kombinaciju znakova (slova, brojevi, simboli...) kako bi se našao ključ za dešifrovanje poruke. Treba imati na umu da ova vrsta napada zahtjeva manje vremena za male dužine ključa, ali će zahtjevati ogromnu količinu vremena za duže ključeve. Stoga se ova vrsta napada na moderne enkripcijske sisteme ne smatra praktičnom.

 

Samo šifrovani tekst napad (eng. cipher-only). U ovom slučaju napadač zna šifrovane podatke iz različitih poruka koje su šifrovane istim enkripcijskim algoritmom. Pored toga, ako su poznate informacije kao što su jezik na kom su podaci pisani i statističke informacije o rasporedu znakova, napadač ima dovoljno informacija da pokrene ovu vrstu napada. Sa svim ovim informacijama napadaču ostaje da shvati šta je ključ i da ga primjeni za dešifrovanje svih poruka. Ova vrsta napada je možda najlakši napad imajući u vidu da se do šifriranog teksta može doći njuškanjem (eng. sniffing), ali veoma ga je teško primijeniti jer je znanje o enkripcijskom procesu ograničeno.

 

Data encryption
Source: Wallpapercave

Napad poznatog teksta (eng. known-plaintext). U ovom slučaju napadač zna dio izvornog teksta prije šifrovanja, a posjeduje i šifrovani podatak. Ono što mu preostaje je da obrnutim inžinjeringom shvati šta je ključ i onda može dešifrovati i ostale šifrovane poruke koje koriste isti ključ i algoritam. Ovaj napad je veoma efikasan kada su u pitanju jednostavne šifre, kao na primjer supstituciona šifra. Ovaj napad je često korišten tokom Drugog svjetskog rata.

 

Napad izabranog teksta (eng. chosen-plaintext). Ova vrsta napad je slična napadu poznatog teksta. Razlika je u tome što napadač sam odredi neki proizvoljan teksta na koji primjeni šifru koju hoće da razbije. Pretvaranjem svog teksta u šifrirani tekst, koristeći interesnu šifru napadač pokušava da shvati koji je ključ korišten za šifrovanje. Onog trenutka kada shvati ključ, on može da nauči više o procesu šifrovanja i da razumije kako je ključ upotrebljen. Sa tim saznanjem on može dešifrovati šifriran podatak.

 

Napad izabranog šifrovanog teksta (eng. chosen ciphertext). U ovom napadu napadač posjeduje dio dešifrovanog teksta. On onda upoređivanjem običnog teksta sa šifriranim pokušava da shvati šta je ključ. Ovo je relativno teška vrsta napada za izvesti.

 

Diferencijalna kriptoanaliza. Ovo je vrsta napada koja se najviš primjenjuje na blokovske algoritme, kao što je DES. Napadač prati nekoliko šifrovanja običnog podatka u šifrovani podatak. Posmatrajući promjene, on pokušava da zaključi šta je ključ. Ovo je vrsta napada poznatog teksta, pošto napadač posmatra transformaciju izabranog teksta.

 

Linearna kriptoanaliza. Ovdje napadač primjenjuje napad poznatog teksta na nekoliko poruka šifriranih istim ključem. To napadaču daje uvid u vjerovatnoću određenog ključa. Što na više poruka primjeni napad, veća je vjerovatnoća da će pronaći odgovarajući ključ.

 

Napad bočnim kanalima (eng. side channel). Matematički način nije jedini način za razbijanje šifriranih podataka. Napadači mogu koristiti druge tehnike kao što su posmatranje potrošnje električne energije, emisije zračenja i vremena potrebnog za obradu podataka. Sa svim ovim podacima, napadač pokreće obrnuti proces da shvati šta je ključ, samo posmatrajući količinu generisane toplote prilikom napada.

 

Napad reprodukcije (eng. replay attack). U ovom napadu, napadač dođe do nekih informacija (informacija o autentifikaciji), koju vrati nazad primaocu. To prevari primaoca, koji ne obraća pažnju na vremenske oznake i on mu daje neovlašteni pristup.

 

Implementacioni napad. Ovdje napadači teže da iskoriste ranjivosti ili slabosti koje su nastale tokom implementacije enkripcijskog sistema. Ovaj napad se isključivo usmjerava na greške u softverskom kôdu i druge nedostatke u okviru implementacije sistema šifrovanja.

 

LQCD cluster at Fermilab’s Grid Computing Center
Lattice Quantum Chromodynamics (LQCD) cluster at Fermilab’s Grid Computing Center; Source: rawpixel

Kvantni  računari. Činjenica je da je enkripciju moguće razbiti ukoliko se ima dovoljno vremena za to. U prilog tome ide Murov zakon, nazvan po jednom od osnivača kompanije Intel – Gordonu Muru, koji glasi da se snaga računara udvostručuje svakih 18 do 24 mjeseca. Posmatrajući to na primjeru razbijanje Data Encryption Standard (DES) šifre, 1998. godine bilo je potrebno 56 sati korištenjem iscrpljujućeg napada (eng. brute-force), a 2021. godine za to je bilo potrebno samo 5 minuta. To pokazuje da je razvoj tehnologije ubrzalo razbijanje enkripcije. Ipak, Murov zakon, kao i svaki zakon eksponencijalnog rasta mora doći do kraja. Zbog toga je za očekivati da će doći do fizičkog limita u proizvodnom procesu, što bi značilo da se vrijeme razbijanja enkripcije više ne može smanjiti. Tu sada na scenu stupaju kvantni računari koji nemaju ograničenja koja imaju postojeći računari, već radne na principu kubita (subatomskih čestica poput elektrona i fotona) postižući zapanjujuće brzine. Ali ni tu nije sve nije tako jednostavno i lako, a tome u prilog govori  činjenica da  oni zahtijevaju mnogo više resursa od običnih računara. Njima je potrebno obezbijediti sistem hlađenja sa temperaturom blizu apsolutne nule, a i zauzimaju dosta prostora. Ali napredak je vidljiv u poređenju sa klasičnim računarima gdje je odnos tranzistora i ukupne računarske snage 1:1, snaga kvantnih računara raste eksponencijalno sa brojem kubita. Imajući u vidu razvoj kvantnih računara, uskoro bi mogli vidjeti razbijanje AES i RSA enkripcijskih šifri.
 
 

Razbijanje Sajber Mitova #3/22

Razbijanje Sajber Mitova #3/22; Design by Saša Đurić Ne možeš vjerovati svemu što pročitaš na Internetu: Tačno! Interne je pun zavjera,...