Vodič za kriptografiju
Oliver Jones
⚡ Pametni sažetak
Kriptografija štiti informacije pretvarajući ih u oblik koji ljudi ne mogu čitati, a koji samo vlasnik ispravnog ključa može poništiti, a ova stranica pokriva njezine značajke, primjene, algoritme i praktičnu vježbu s CrypToolom.
Informacije igraju vitalnu ulogu u poslovanju, vladi i vojnim operacijama, a informacije u pogrešnim rukama mogu koštati prihoda ili čak i gore. Kako bi osigurale komunikaciju, organizacija koristi kriptologiju za šifriranje informacija - pretvarajući ih u format koji ljudi ne mogu čitati i natrag.
U ovom članku o kriptografiji i mrežnoj sigurnosti saznat ćete kako kriptologija funkcionira i kako spriječiti da informacije dospiju u pogrešne ruke.
Što je kriptografija?
Kriptografija je proučavanje i primjena tehnika koje skrivaju pravo značenje informacija pretvarajući ih u formate nečitljive ljudima i natrag.
Razmotrimo primjer. Da biste poslali „VOLIM JABUKE“, svako slovo zamijenite trećim uzastopnim slovom abecede, što rezultira „K NQXG CRRNGU“. Da bi je pročitao, primatelj se povlači tri slova unatrag, kao što je prikazano dolje.
Pretvaranje informacija u oblik koji ljudi ne mogu čitati naziva se šifriranje, a njegovo preokretanje se naziva dešifriranjeŠifrirani rezultat poznat je kao šifra.
Dešifriranje koristi tajni ključ poznat samo legitimnim primateljima. Budući da je ključ potreban, komunikacija ostaje sigurna čak i kada napadač presreće šifru, što bez njega nema smisla.
Značajke kriptografije
Kriptografski sustav se ocjenjuje na temelju sljedećih karakteristika.
| svojstvo | Što to znači |
|---|---|
| Algoritam | Objavljeni matematički postupak kojim se izvodi transformacija. |
| Tajnost | Samo vlasnici ključa mogu čitati zaštićene podatke. |
| Integrity | Svaka promjena podataka je uočljiva. |
| Prilagodljivost | Shema se prilagođava različitim veličinama ključeva i razinama prijetnji. |
| Interoperabilnost | Različiti sustavi i dobavljači razmjenjuju zaštićene podatke. |
| Ovjera | Podrijetlo poruke može se dokazati. |
| skalabilnost | Performanse se održavaju kako količina podataka raste. |
| Upravljanje ključevima | Ključevi se generiraju, pohranjuju, rotiraju i sigurno povlače. |
Primjene kriptografije
Te karakteristike postaju svakodnevne usluge na koje se ljudi oslanjaju, a da ih ne primjećuju.
| primjena | Kako se koristi kriptografija |
|---|---|
| TLS enkripcija | Štiti promet između preglednika i web-stranice. |
| Pohrana lozinki | Pohranjuje slane hasheve umjesto čitljivih lozinki. |
| Online bankarstvo | Osigurava transakcije i provjerava banku. |
| Cryptocurrency | Potpisuje transakcije i povezuje blokove s hashovima. |
| Šifrirana e-pošta | Čuva privatnost sadržaja poruke tijekom prijenosa i pohrane. |
| Digitalnih potpisa | Dokazuje autorstvo i da dokument nije promijenjen. |
| Sigurna poruka | Primjenjuje end-to-end enkripciju između uređaja. |
| E-commerce | Štiti podatke kartice tijekom plaćanja. |
Što je kriptoanaliza?
Kriptoanaliza je umijeće dešifriranja poruka bez ključa koji se koristi za njihovo šifriranje. Primjenjuje matematičku analizu i algoritme za dešifriranje šifri, a koristi se i za probijanje sustava i, obrambeno, za mjerenje koliko zaštite algoritam nudi.
Uspjeh kriptoanalitičkog napada ovisi o:
- Količina raspoloživog vremena
- Dostupna računalna snaga
- Dostupan skladišni kapacitet
Slijedeći su najčešće spominjani napadi kriptoanalizom:
- Napad grubom silom — isprobava svaku moguću kombinaciju otvorenog teksta ili ključa, šifrirajući svaku i uspoređujući je s izvornom šifrom.
- Napad na rječnik — koristi popis riječi za pronalaženje rezultata s otvorenim tekstom ili ključem. Uglavnom se koristi pri pokušaju razbiti šifrirane lozinke.
- Rainbow stol napad — uspoređuje šifrirani tekst s unaprijed izračunatim hashovima kako bi pronašao podudaranja. Soljenje svake pohranjene lozinke ga poništava.
Što je kriptologija?
Kriptologija je krovno područje koje objedinjuje kriptografiju i kriptoanalizu. Obje polovice su važne: algoritam je pouzdan tek kada su ga kriptoanalitičari pokušali i nisu uspjeli dešifrirati.
Šifriranje Algorithms
Donji algoritmi se više puta pojavljuju u sigurnosnom radu. Imajte na umu koji su i dalje odobreni, a koji opstaju samo u naslijeđenim sustavima.
- MD5 — skraćenica za Message-Digest 5, proizvodi 128-bitne hash vrijednosti. MD5 je hash funkcija, a ne šifriranje, tako da se dizajnom ne može poništiti. Nije otporan na koliziju - dva različita ulaza mogu proizvesti isti hash - i nije prikladan za lozinke ili potpise.
- SHA — kratica za Secure Hash Algorithm (Sigurni algoritam hashiranja), ova obitelj generira sažete prikaze poruke, nazvane sažetak poruke:
- SHA-0: proizvodi 160-bitne hash vrijednosti. Povučen je zbog značajnog nedostatka i zamijenjen s SHA-1.
- SHA-1: proizvodi 160-bitne hash vrijednosti. Praktična kolizija demonstrirana je 2017. godine, a NIST ju je zabranio za digitalne potpise, stoga je izbjegavajte.
- SHA-2: obitelj od šest funkcija, uključujući SHA-256 i SHA-512, koje rade na 32-bitnim i 64-bitnim riječima. Obje ostaju odobrene.
- SHA-3Standardiziran 2015. godine i prije poznat kao Keccak, koristi drugačiji interni dizajn kao sigurnosnu kopiju SHA-2.
- AES — Napredni standard šifriranja (Advanced Encryption Standard) je simetrična blokovska šifra koja danas štiti većinu podataka u mirovanju i u prijenosu, sa 128-, 192- i 256-bitnim ključevima. Zamijenio je DES i zadana je šifra za nove sustave.
- RC4 — protočna šifra nekoć uobičajena u protokolima Secure Sockets Layer (SSL) i Wired Equivalent Privacy (WEP). Oba protokola su zastarjela, a RFC 7465 je zabranio RC4 u svakoj verziji TLS-a 2015. godine. Ovdje je sačuvana kao primjer za podučavanje.
- Blowfish — ključna simetrična blokovska šifra koja se povijesno koristila za lozinke i datoteke. Njegova veličina bloka od 64 bita čini AES boljim modernim izborom.
Gledajući unaprijed, NIST je u kolovozu 2024. objavio svoje prve postkvantne standarde - ML-KEM za razmjenu ključeva, ML-DSA i SLH-DSA za potpise - koji će postupno zamijeniti današnje algoritme s javnim ključem.
Aktivnost hakiranja: Kako stvoriti šifru pomoću CrypToola
U ovoj praktičnoj vježbi s CrypTool-om, stvarate jednostavnu šifru s RC4, a zatim je oporavite brute-force analizom, pretpostavljajući da je poznato da ključ ima 24 bita. Cilj je pokazati zašto kratki ključ i probijena šifra ne nude stvarnu zaštitu.
Stvaranje RC4 Stream Cipher
Korak 1) Preuzmite i instalirajte CrypTool
CrypTool 1 je obrazovni alat otvorenog koda za kriptologiju. Aktivni razvoj se od tada preselio na CrypTool 2, ali izdanje 1.4.42 i dalje radi na Windows i odgovara donjim ekranima. Preuzmite ga s cryptool.org.
Korak 2) Otvorite CrypTool i zamijenite tekst
Fraza za šifriranje je Nikad ne podcjenjujte odlučnost djeteta koje je bogato vremenom i siromašno novcemKljuč je 00 00 00.
- Otvorite CrypTool 1.
- Zamijenite tekst gornjom frazom.
Korak 3) Šifrirajte tekst
- Kliknite izbornik Šifriraj/Dešifriraj.
- Pokažite na Simetrično (moderno), a zatim odaberite RC4.
Korak 4) Odaberite ključ za šifriranje
- Odaberite 24 bita kao duljinu ključa.
- Postavite vrijednost na 00 00 00.
- Kliknite Šifriraj za generiranje šifre toka u nastavku.
Napad na Stream Cipher
Korak 5) Započnite analizu
- Kliknite izbornik Analiza.
- Postavite pokazivač na Simetrično šifriranje (moderno), a zatim odaberite RC4.
- Pretpostavka je tajni ključ od 24 bita, stoga odaberite 24 bita kao duljinu ključa.
- Kliknite Start.
- Bilješka: Vrijeme potrebno za obradu ovisi o procesorskom kapacitetu korištenog stroja i o duljini ključa. Dulji ključ traje dulje, zbog čega su moderni ključevi od 128 bitova ili više.
Korak 6) Analizirajte rezultate
- Kada se analiza završi, kandidatski ključevi izgledaju rangirani na sljedeći način.
- Bilješka: Niža vrijednost entropije obično ukazuje na točan rezultat, iako i viša može biti točna.
- Odaberite redak koji se čita kao smislen tekst, a zatim kliknite Prihvati odabir.
