Kryptografi tutorial

Information spiller en afgørende rolle i erhvervslivet, regeringen og militæret, og information i de forkerte hænder kan koste indtægter eller værre. For at sikre kommunikationen bruger en organisation kryptologi til at kryptere information – at omdanne den til et ikke-menneskeligt læsbart format og tilbage igen.

I denne artikel om kryptografi og netværkssikkerhed lærer du, hvordan kryptologi fungerer, og hvordan du holder information væk fra de forkerte hænder.

Hvad er kryptografi?

Kryptografi er studiet og anvendelsen af ​​teknikker, der skjuler den virkelige betydning af information ved at omdanne den til ikke-menneskeligt læsbare formater og tilbage igen.

Tag et eksempel. For at sende "JEG ELSKER ÆBLER" erstatter du hvert bogstav med det tredje bogstav i alfabetet, hvilket giver "K NQXG CRRNGU". For at læse det træder modtageren tre bogstaver tilbage, som vist nedenfor.

At omdanne information til en ikke-menneskelig læsbar form kaldes kryptering, og at vende det om kaldes dekrypteringDet krypterede resultat er kendt som en cipher.

Dekryptering bruger en hemmelig nøgle, der kun er kendt af de legitime modtagere. Fordi nøglen er påkrævet, forbliver kommunikationen sikker, selv når en angriber opsnapper krypteringen, hvilket ikke giver mening uden den.

Funktioner ved kryptografi

Et kryptografisk system bedømmes ud fra nedenstående egenskaber.

Feature	Hvad det betyder
Algoritme	Den publicerede matematiske procedure, der udfører transformationen.
Fortrolighed	Kun indehavere af nøglen kan læse de beskyttede data.
Integrity	Enhver ændring i dataene er detekterbar.
Tilpasningsevne	Skemaet er indstillet til forskellige nøglestørrelser og trusselsniveauer.
Interoperabilitet	Forskellige systemer og leverandører udveksler beskyttede data.
Godkendelse	Oprindelsen af ​​en besked kan bevises.
Skalerbarhed	Ydeevnen holder, efterhånden som datamængderne vokser.
Nøglehåndtering	Nøgler genereres, opbevares, roteres og tilbagetrækkes sikkert.

Anvendelser af kryptografi

Disse egenskaber bliver hverdagstjenester, som folk stoler på uden at bemærke det.

Anvendelse	Hvordan kryptografi bruges
TLS-kryptering	Beskytter trafik mellem en browser og et websted.
Opbevaring af adgangskode	Gemmer saltede hashes i stedet for læsbare adgangskoder.
Online banking	Sikrer transaktioner og verificerer banken.
Cryptocurrency	Underskriver transaktioner og forbinder blokke med hashes.
Krypteret email	Holder beskedindholdet privat under overførsel og opbevaring.
Digital underskrifter	Beviser forfatterskab og at et dokument er uændret.
Sikker besked	Anvender end-to-end-kryptering mellem enheder.
E-handel	Beskytter kortoplysninger under betaling.

Hvad er kryptoanalyse?

Kryptanalyse er kunsten at dekryptere beskeder uden den nøgle, der bruges til at kryptere dem. Den anvender matematisk analyse og algoritmer til at dechifrere cifre, og den bruges både til at bryde systemer og defensivt til at måle, hvor meget beskyttelse en algoritme tilbyder.

Succesen af ​​et kryptanalyseangreb afhænger af:

• Tilgængelig tid
• Computerkraft tilgængelig
• Lagerkapacitet tilgængelig

Følgende er de ofte omtalte kryptanalyseangreb:

• Brute force angreb — prøver alle mulige kombinationer af klartekst eller nøgle, krypterer hver enkelt og sammenligner den med den originale kryptering.
• Ordbogangreb — bruger en ordliste til at matche enten klarteksten eller nøglen. Den bruges mest, når man prøver at knække krypterede adgangskoder.
• Regnbuebordsangreb — sammenligner krypteringsteksten med forudberegnede hashes for at finde matches. Saltning af hver gemt adgangskode omgås det.

Hvad er kryptologi?

Kryptologi er paraplyfeltet, der kombinerer kryptografi og kryptanalyse. Begge dele betyder noget: en algoritme er kun pålidelig, når kryptanalytikere har forsøgt og fejlet med at bryde den.

Kryptering Algorithms

Algoritmerne nedenfor optræder gentagne gange i sikkerhedsarbejde. Bemærk, hvilke der forbliver godkendte, og hvilke der kun overlever i ældre systemer.

• MD5 — forkortelse for Message-Digest 5, den producerer 128-bit hashværdier. MD5 er en hashfunktion snarere end kryptering, så det kan ikke vendes om af design. Det er ikke kollisionsbestandigt — to forskellige input kan producere den samme hash — og er uegnet til adgangskoder eller signaturer.
• SHA — en forkortelse for Secure Hash Algorithm, denne familie genererer kondenserede repræsentationer af en besked, kaldet et message digest:
  • SHA-0: producerer 160-bit hashværdier. Den blev trukket tilbage på grund af en betydelig fejl og erstattet af SHA-1.
  • SHA-1: producerer 160-bit hashværdier. En praktisk kollision blev demonstreret i 2017, og NIST forbød det for digitale signaturer, så undgå det.
  • SHA-2: en familie af seks funktioner, inklusive SHA-256 og SHA-512, der arbejder på henholdsvis 32-bit og 64-bit ord. Begge er fortsat godkendte.
  • SHA-3: standardiseret i 2015 og tidligere kendt som Keccak, bruger den et andet internt design som backup til SHA-2.
• AES — Advanced Encryption Standard er den symmetriske blokchiffer, der beskytter de fleste data i hvile og under transit i dag, med 128-, 192- og 256-bit nøgler. Den erstattede DES og er standarden for nye systemer.
• RC4 — en strømkryptering, der engang var almindelig i Secure Sockets Layer (SSL) og Wired Equivalent Privacy (WEP). Begge protokoller er forældede, og RFC 7465 forbød RC4 i alle versioner af TLS i 2015. Den er bevaret her som et undervisningseksempel.
• Blowfish — en nøglebaseret symmetrisk blokchiffer, der historisk set blev brugt til adgangskoder og filer. Dens 64-bit blokstørrelse gør AES til det bedre moderne valg.

Fremadrettet offentliggjorde NIST sine første post-kvantestandarder i august 2024 — ML-KEM til nøgleudveksling, ML-DSA og SLH-DSA til signaturer — som gradvist vil erstatte nutidens public-key-algoritmer.

Hackingaktivitet: Sådan opretter du en kryptering ved hjælp af CryptTool

I denne praktiske CrypTool-øvelse opretter du en simpel kryptering med RC4 og gendanner den derefter med en brute-force-analyse, forudsat at nøglen vides at være 24 bit. Pointen er at vise, hvorfor en kort nøgle og en ødelagt kryptering ikke tilbyder nogen reel beskyttelse.

Oprettelse af RC4 Stream Cipher

Trin 1) Download og installer CrypTool

CrypTool 1 er et open source-uddannelsesværktøj til kryptologi. Aktiv udvikling er siden flyttet til CrypTool 2, men version 1.4.42 kører stadig på Windows og matcher skærmbillederne nedenfor. Download den fra kryptool.org.

Trin 2) Åbn CryptTool og erstat teksten

Udtrykket at kryptere er Undervurder aldrig beslutsomheden hos et barn, der er tidsrig og pengefattigNøglen er 00 00 00.

• Åbn CryptTool 1.

• Erstat teksten med ovenstående sætning.

Trin 3) Krypter teksten

• Klik på menuen Krypter/Dekrypter.

• Peg på Symmetrisk (moderne), og vælg derefter RC4.

Trin 4) Vælg krypteringsnøglen

• Vælg 24 bit som nøglelængde.
• Indstil værdien til 00 00 00.
• Klik på Krypter for at oprette stream-chifferen nedenfor.

Angriber Stream Chiffer

Trin 5) Start analysen

• Klik på menuen Analyse.

• Peg på Symmetrisk kryptering (moderne), og vælg derefter RC4.

• Antagelsen er en 24-bit hemmelig nøgle, så vælg 24 bit som nøglelængde.
• Klik på Start.

• Bemærk: Tiden afhænger af den anvendte maskines processorkapacitet og af nøglens længde. En længere nøgle tager længere tid, hvilket er grunden til, at moderne nøgler er 128 bit eller mere.

Trin 6) Analysér resultaterne

• Når analysen er færdig, vises kandidatnøglerne rangeret som følger.

• Bemærk: En lavere entropiværdi indikerer normalt det korrekte resultat, selvom en højere kan være korrekt.
• Markér den linje, der skal læses som fornuftig tekst, og klik derefter på Accepter valg.

Ofte Stillede Spørgsmål