Что такое криптоанализ? Полное руководство

Из-за обилия киберпреступников специалисты по кибербезопасности должны иметь обширный набор инструментов, наполненный всем необходимым для обеспечения безопасности данных, сетей и систем. Но, к сожалению, некоторые из этих инструментов могут быть использованы киберпреступниками для разрушения систем и совершения киберпреступлений.

Но независимо от того, на чьей стороне закона находится кто-либо, это правда, что в области кибербезопасности доступно ошеломляющее количество инструментов, методов и ресурсов. Поэтому в наших постоянных усилиях по информированию и демистификации этих инструментов сегодня мы фокусируемся на криптоанализе.

В этой статье дается определение криптоанализа, идентифицируются его пользователи и исследуются атаки и методы криптоанализа. Мы также рассмотрим некоторые инструменты криптоанализа и различные формы криптоанализа.

Давайте начнем с вопроса: «Что такое криптоанализ?»

Что такое криптоанализ?

Криптоанализ — это исследование и процесс анализа и дешифрования шифров, кодов и зашифрованного текста без использования настоящего ключа. С другой стороны, мы можем сказать, что это метод доступа к текстовому содержимому сообщения, когда у вас нет доступа к ключу дешифрования.

Проще говоря, криптоанализ это практика, наука или искусство расшифровки зашифрованных сообщений.

Эксперты по криптоанализу изучают шифры, криптосистемы и зашифрованный текст, чтобы понять их функции. Затем они используют эти знания, чтобы найти или улучшить методы, чтобы ослабить или победить их. Однако, как мы вскоре увидим, его можно использовать как в добрых, так и в гнусных целях.

Итак, криптограф — это тот, кто пишет код шифрования, используемый в сфере кибербезопасности, а криптоаналитик — это тот, кто пытается взломать эти коды шифрования. Две противоположные стороны медали кибербезопасности, находящиеся в конфликте, пытаются превзойти друг друга, постоянно изобретая новые меры и контрмеры. Это соперничество стимулирует инновации в области кибербезопасности.

Кто использует криптоанализ?

Неудивительно, что хакеры используют криптоанализ. Потенциальные хакеры используют криптоанализ для устранения уязвимостей криптосистемы, а не атаку методом грубой силы. Правительства используют криптоанализ для расшифровки зашифрованных сообщений других стран. Компании, специализирующиеся на продуктах и ​​услугах кибербезопасности, используют криптоанализ для проверки своих функций безопасности. В дело вмешивается даже академический мир: исследователи и академики ищут слабые места в криптографических алгоритмах и протоколах.

Говоря о хакерах, следует отметить, что криптоанализ используют как «черные», так и «белые» хакеры. Хакеры «черной шляпы» используют его для совершения киберпреступлений, а хакеры «белой шляпы» используют его для проведения тестов на проникновение по указанию организаций, которые нанимают их для проверки своей безопасности.

Что такое криптоанализ: атаки и методы криптоанализа

Существует множество различных форм атак криптоанализа. Однако наиболее распространенными являются два метода:

Атака только зашифрованным текстом

Потенциальный злоумышленник имеет доступ только к одному зашифрованному сообщению, но не знает данных открытого текста, каких-либо используемых данных криптографического ключа или используемого алгоритма шифрования. Спецслужбы часто сталкиваются с этой проблемой, когда перехватывают зашифрованные сообщения от цели. Тем не менее, из-за отсутствия целевых данных это сложная атака.

Известная атака с открытым текстом

Эту атаку легче реализовать по сравнению с атакой только зашифрованного текста. При атаке по известному открытому тексту аналитик, скорее всего, имеет доступ к некоторому или всему открытому тексту зашифрованного текста. Цель криптоаналитика — обнаружить ключ, который цель использует для шифрования сообщения, и использовать этот ключ для расшифровки сообщения. Как только ключ будет обнаружен, злоумышленник сможет расшифровать каждое сообщение, зашифрованное с помощью этого конкретного ключа. Известные атаки с открытым текстом основаны на том, что злоумышленник находит или угадывает все или часть зашифрованного сообщения или, альтернативно, даже формат исходного открытого текста.

И вот некоторые другие типы атак и методы, от которых эксперты по кибербезопасности потенциально должны остерегаться:

Атака дифференциального криптоанализа

Этот вариант атаки с открытым текстом нацелен на блочные шифры, которые анализируют открытый текст парами, а не индивидуально. Этот подход позволяет аналитику определить, как работает рассматриваемый алгоритм, когда он работает с различными типами данных.

Атака «Человек посередине»

Эта атака происходит, когда злоумышленник находит способ проникнуть в безопасный канал между двумя сторонами, желающими обменяться ключами. Криптоаналитик проводит обмен ключами с каждым конечным пользователем, причем последний считает, что они проводят обмен друг с другом. Таким образом, вовлеченные стороны ничего не поняли и теперь используют ключ, который известен злоумышленнику.

Интегральная криптоаналитическая атака

Атака интегрального криптоанализа похожа на атаку дифференциального криптоанализа, но вместо использования пар открытых текстов атака опирается на наборы открытых текстов, где часть открытого текста остается постоянной, а остальная часть изменяется.

Атака с выбранным открытым текстом

Аналитики, использующие атаку с использованием выбранного открытого текста, либо уже знают шифрование, либо могут использовать устройство, используемое для шифрования. Затем криптоаналитик может зашифровать выбранный открытый текст, используя целевой алгоритм для сбора информации о ключе.

Атака по побочному каналу

Атаки по побочным каналам основаны на информации, полученной от физической системы, используемой в процессе шифрования/дешифрования. Эта атака использует данные, связанные со временем ответа целевой системы на запросы или энергопотреблением, а не открытый текст, который планируется зашифровать, или зашифрованный текст, полученный в процессе шифрования.

Атака по словарю

Многие люди обычно используют пароли, состоящие либо из легко угадываемых буквенно-цифровых последовательностей, либо из реальных слов. Аналитики используют эту привычку, шифруя все слова в словаре и проверяя, соответствует ли полученный хэш зашифрованному паролю, находящемуся в формате файла SAM или другом файле паролей.

Вот лишь несколько инструментов, используемых для криптоанализа:

• Cryptol: Этот инструмент представляет собой лицензию с открытым исходным кодом, изначально разработанную для использования Агентством национальной безопасности (АНБ), разведывательным агентством США, нацеленным на криптографические алгоритмы. Cryptol позволяет пользователям отслеживать, как работают алгоритмы в программах, определяющих шифры или алгоритмы.
• CrypTool: CrypTool — еще одно предложение с открытым исходным кодом, которое создает программы электронного обучения, а также веб-портал, призванный помочь пользователям узнать о криптографических алгоритмах и криптоанализе.
• Ганзуа: Ганзуа — это испанский термин, обозначающий отмычку или отмычку. Это многоплатформенный инструмент с открытым исходным кодом на основе Java, который позволяет аналитикам определять почти полностью произвольные шифры и простые алфавиты. Кроме того, эта функция позволит пользователям взламывать криптограммы, написанные не на английском языке.

Что такое криптоанализ: формы криптоанализа

Аналитики обычно сводят криптоанализ к двум основным формам:

• Линейный криптоанализ. Линейный криптоанализ — это известная атака с открытым текстом, которая включает в себя обнаружение аффинных приближений к действию целевого шифра. Злоумышленник изучает вероятностные линейные отношения, называемые линейными аппроксимациями, между битами четности открытого текста, зашифрованным текстом и секретным ключом цели. Эта атака является одной из наиболее распространенных атак, применяемых против блочных шифров.
• Дифференциальный криптоанализ: эта атака эффективна как против потоковых, так и блочных шифров. Последний случай описывает набор стратегий, используемых для отслеживания различий в сети преобразований, выявления случаев, когда шифр демонстрирует неслучайное поведение, и использования этих атрибутов для поиска секретного ключа шифрования. В более широком смысле дифференциальный криптоанализ изучает, как изменения в получении информации могут повлиять на результирующие различия в результатах.

В чем разница между линейным и дифференциальным криптоанализом?

Лучший способ проиллюстрировать различия между линейным и дифференциальным криптоанализом — это простая в использовании сравнительная таблица, поэтому начнем:

Требования и обязанности криптоаналитика

Начинающим криптоаналитикам рекомендуется получить степень бакалавра в области компьютерной инженерии, информатики, математики или смежных областей. Однако некоторые организации могут нанимать кандидатов без технического образования, но с обширной подготовкой и предыдущим практическим опытом работы в этой области. Также не помешает иметь несколько сертификатов, связанных с кибербезопасностью. Подробнее об этом позже.

Но предположим, что вы следуете академическим путем. В этом случае также настоятельно рекомендуется иметь степень магистра наук, хотя это не так критично, если у вас уже есть степень бакалавра в области математики и информатики. Лучшие кандидаты будут иметь докторскую степень по математике или информатике с упором на криптографию.

Если вы станете криптоаналитиком, от вас, скорее всего, будут ожидать разработки алгоритмов, шифров и систем безопасности для шифрования конфиденциальных данных. Вам также придется анализировать и расшифровывать различные типы конфиденциальной информации в системах криптографической безопасности, например, зашифрованные данные, зашифрованные тексты и телекоммуникационные протоколы.

От вас также могут ожидать выполнения многих из этих обязанностей:

• Разрабатывайте системы безопасности, предотвращающие уязвимости.
• Защитите критически важную информацию от перехвата, копирования, изменения или удаления.
• Оценка, анализ и выявление уязвимостей в системах и алгоритмах криптографической безопасности вашей организации.
• Поиск слабых мест в линиях связи.
• Тестируйте вычислительные модели на точность и надежность.
• Разрабатывайте статистические и математические модели, которые анализируют данные и решают проблемы безопасности.
• Будьте в курсе новых теорий и приложений криптологии и проверяйте их. В связи с этим следует разработать новые методы шифрования данных.
• Убедитесь, что финансовые данные зашифрованы и доступны только авторизованным пользователям организации.
• Убедитесь, что данные передачи сообщений не были взломаны или изменены при передаче.

Хотите ли вы будущего в качестве эксперта по кибербезопасности?

Миру ИТ нужны профессионалы в области кибербезопасности. Предположим, что это область, которая разжигает ваше воображение и пробуждает интерес. В этом случае Simplilearn может помочь вам на пути к тому, чтобы стать экспертом по кибербезопасности, с помощью своей программы обучения кибербезопасности.

Glassdoor сообщает, что специалисты по кибербезопасности в США могут зарабатывать в среднем 96 446 долларов в год.

Позвольте Simplilearn предоставить вам инструменты, необходимые для того, чтобы стать экспертом по кибербезопасности, и помочь вам войти в эту захватывающую область. Посетите Simplilearn сегодня и ознакомьтесь с широким спектром курсов по кибербезопасности, которые они предлагают!