Симетричні алгоритми у криптографічних протоколах

Попытки вскрытия (взлома) протоколов

Самодостаточные протоколы

Самодостаточный протокол полностью обеспечивает честность сторон (см. рис. 4 (в)). Для выполнения протокола не нужен ни посредник, не решающий споры арбитр. Само построение протокола обеспечивает отсутствие споров. Если одна из сторон попытается смошенничать, мошенничество будет немедленно обнаружено другой стороной, и протокол прекратит выполняться. Чего бы не пыталась добиться мошенничающая сторона ‑ это невозможно будет сделать.

Дадим определение употребляемому термину вскрытие (взлом). Вскрытие (взлом) – это действия, которые состоят в:

– нарушении:

– конфиденциальности (секретности) данных;

– целостности данных;

– доступности данных;

– имперсонации (подмене, нарушению подлинности) данных и пользователей;

– вредительстве и мошенничестве со стороны пользователей.

Криптографические попытки взлома могут быть направлены против:

− криптографических алгоритмов, используемых в протоколах;

− криптографических методов, используемых для реализации алгоритмов и протоколов;

− непосредственно против протоколов.

Поскольку обсуждаются именно протоколы, далее предполагается, что криптографические алгоритмы и методы безопасны, и рассматриваю только попытки вскрытия протоколов.

Люди могут использовать множество способов взломать протокол. Некоторые, не являясь участниками протокола, могут "подслушивать" какую-то часть или весь протокол. Это называется пассивным вскрытием, так как злоумышленник не воздействует на протокол. Все, что он может сделать ‑ это проследить за протоколом и попытаться получить информацию. Этот тип вскрытия соответствует вскрытию с использованием только шифротекста. Так как пассивные вскрытия трудно обнаружить, протоколы стремятся предотвращать, а не обнаруживать их. В этих протоколах роль злоумышленника будет играть Ева.

При пассивном вскрытии:

− стараются получить информацию об участниках протокола,

− собирают сообщения, переданные различными сторонами,

− делаются попытки криптоанализа.

В другом случае (активное вскрытие) злоумышленник может попытаться изменить протокол для собственной выгоды. Он может:

− выдать себя за другого;

− ввести новые сообщения в протокол;

− заменить одно сообщение другим;

− повторно передать старые сообщения;

− разорвать канал связи;

− изменить хранящуюся в компьютере информацию.

Такие действия называются активным вскрытием, так как они требуют активного вмешательства. Эти формы вскрытия зависят от вида сети.

Попытки активного вскрытия преследуют более широкий набор целей. Злоумышленник может быть заинтересован в получении информации, ухудшении работы системы или получении несанкционированного доступа к ресурсам.

Активные вскрытия более серьезны, особенно в отношении протоколов, в которых стороны не обязательно доверяют друг другу. Злоумышленник не обязательно кто-то совсем посторонний, он может быть зарегистрированным пользователем системы и даже системным администратором. Может быть, даже несколько активных злоумышленников, работающих вместе. Роль активного злоумышленника будет играть Мэллори.

Злоумышленником может быть и один из участников протокола. Он может обманывать, выполняя протокол, или вовсе не следовать правилам протокола. Такой злоумышленник называется мошенником. Пассивные мошенники выполняют правила протокола, но стараются получить больше информации, чем предусмотрено протоколом. Активные мошенники нарушают работу протокола.

Очень трудно поддерживать безопасность протокола, если большинство его участников - активные мошенники, но иногда активное мошенничество может быть обнаружено законными участниками. Конечно, протоколы должны быть защищены и от пассивного мошенничества.

Как двум сторонам безопасно обмениваться информацией? Конечно же, шифруя свои сообщения. Посмотрим, что должно произойти, когда Алиса посылает шифрованное сообщение Бобу (полный протокол гораздо сложнее).

(1) Алиса и Боб выбирают систему шифрования.

(2) Алиса и Боб выбирают ключ. Алиса шифрует открытый текст своего сообщения с использованием алгоритма шифрования и ключа, получая шифрованное сообщение.

(3) Алиса посылает шифрованное сообщение Бобу.

(4) Боб дешифрирует шифротекст сообщения с использованием алгоритма шифрования и ключа, получая открытый текст сообщения.

Что может Ева, находясь между Алисой и Бобом, узнать, подслушивая этот протокол? Если она может подслушать только передачу на этапе (3), ей придется подвергнуть шифротекст криптоанализу. Это пассивное вскрытие представляет собой вскрытие с использованием только шифротекста, применяемые алгоритмы устойчивы (насколько это известно) по отношению к любым вычислительным мощностям, который может заполучить Ева для решения проблемы.

Ева может также подслушать и этапы (1) и (2). Тогда ей станут известны алгоритм и ключ - также как и Бобу. Когда она перехватит сообщение на этапе (3), то ей останется только дешифровать его самостоятельно.

В хорошей криптосистеме безопасность полностью зависит от знания ключа и абсолютно не зависит от знания алгоритма. Именно поэтому управление ключами так важно в криптографии. Используя симметричный алгоритм, Алиса и Боб могут открыто выполнить этап (1), но этап (2) они должны сохранить в тайне. Ключ должен оставаться в секрете перед, после и в течение работы протокола - до тех пор, пока должно оставаться в тайне передаваемое сообщение - в противном случае сообщение тут же будет раскрыто.

Мэллори, активный взломщик, может сделать кое-что другое. Он может попытаться нарушить линию связи не этапе (3), сделав так, что Алиса вообще не сможет передавать информацию Бобу. Мэллори также может перехватить сообщение Алисы и заменить его своим собственным. Если ему удалось узнать ключ (перехватив обмен информацией на этапе (2) или взломав криптосистему), он сможет зашифровать свое сообщение и отправить его Бобу вместо перехваченного, и Боб не сможет узнать, что сообщение отправлено не Алисой. Если Мэллори не знает ключа, он может только создать сообщение, превращающееся при дешифровке в бессмыслицу. Боб, считая, что сообщение отправлено Алисой, может решить, что либо у Алисы, либо в сети возникли серьезные проблемы.

А Алиса? Что она может сделать, чтобы испортить протокол? Она может передать копию ключа Еве, и тогда Ева сможет читать все, что говорит Боб, и напечатать его слова в Нью-Йорк Таймс. Это серьезно, но проблема не в протоколе. Алиса и так может передавать Еве любые открытые тексты, передаваемые с использованием протокола. Конечно, то же самое может сделать и Боб. Протокол предполагает, что Алиса и Боб доверяют друг другу.

Итак, симметричным криптосистемам присущи следующие особенности:

Распределение ключей должно проводиться в секрете. Ключи столь же важны, как и все сообщения, зашифрованные этими ключами, так как знание ключа позволяет раскрыть все сообщения. Для распространенных систем шифрования задача распределения ключей ‑ серьезнейшая задача. Часто курьеры лично доставляют ключи по назначению.

Если ключ скомпрометирован (украден, разгадан, выпытан, получен за взятку и т.д.), то Ева сможет расшифровать все сообщения, зашифрованные этим ключом. Она сможет также выступить в качестве одной из сторон и создавать ложные сообщения, обманывая другую сторону.

В предположении, что каждая пара пользователей сети использует отдельный ключ, общее число ключей быстро возрастает с ростом числа пользователей. Сеть из n пользователей требует n(n-1)/2 ключей. Например, для общения 10 пользователей между собой нужно 45 различных ключей, для 100 пользователей потребуется 4950 ключей. Решение проблемы - в уменьшении числа пользователей, но это не всегда возможно.

Дата добавления: 2013-12-12