Handledning för kryptografi
Oliver jones
⚡ Smart sammanfattning
Kryptografi skyddar information genom att omvandla den till en icke-läsbar form som endast innehavaren av rätt nyckel kan återställa, och den här sidan täcker dess funktioner, tillämpningar, algoritmer och en praktisk CryptTool-övning.
Information spelar en viktig roll i affärs-, myndighets- och militära operationer, och information i fel händer kan kosta intäkter eller värre. För att säkra kommunikationen använder en organisation kryptologi för att kryptera information – omvandla den till ett icke-mänskligt läsbart format och tillbaka igen.
I den här artikeln om kryptografi och nätverkssäkerhet får du lära dig hur kryptologi fungerar och hur du skyddar information från fel händer.
Vad är kryptografi?
Kryptografi är studiet och tillämpningen av tekniker som döljer den verkliga innebörden av information genom att omvandla den till icke-mänskligt läsbara format och tillbaka igen.
Ta ett exempel. För att skicka ”JAG ÄLSKAR ÄPPLEN” ersätter du varje bokstav med den tredje bokstaven i alfabetet, vilket ger ”K NQXG CRRNGU”. För att läsa den tar mottagaren ett steg tillbaka tre bokstäver, som visas nedan.
Att omvandla information till icke-mänskligt läsbar form kallas kryptering, och att reversera det kallas dekrypteringDet krypterade resultatet kallas en chiffer.
Dekryptering använder en hemlig nyckel som endast är känd för legitima mottagare. Eftersom nyckeln krävs förblir kommunikationen säker även om en angripare avlyssnar chiffern, vilket är meningslöst utan den.
Funktioner i kryptografi
Ett kryptografiskt system bedöms utifrån egenskaperna nedan.
| Leverans | Vad det betyder |
|---|---|
| Algoritm | Den publicerade matematiska proceduren som utför transformationen. |
| Sekretess | Endast innehavare av nyckeln kan läsa den skyddade informationen. |
| Integrity | Varje förändring av informationen är detekterbar. |
| Anpassningsförmåga | Schemat anpassas till olika nyckelstorlekar och hotnivåer. |
| Interoperabilitet | Olika system och leverantörer utbyter skyddad data. |
| Autentisering | Ursprunget till ett meddelande kan bevisas. |
| Skalbarhet | Prestandan håller i sig i takt med att datavolymerna ökar. |
| Nyckelhantering | Nycklar genereras, lagras, roteras och tas bort på ett säkert sätt. |
Tillämpningar av kryptografi
Dessa egenskaper blir vardagliga tjänster som människor förlitar sig på utan att märka det.
| Ansökan | Hur kryptografi används |
|---|---|
| TLS-kryptering | Skyddar trafik mellan en webbläsare och en webbplats. |
| Lösenordslagring | Lagrar saltade hashkoder istället för läsbara lösenord. |
| Onlinebank | Säkrar transaktioner och verifierar banken. |
| kryptovaluta | Signerar transaktioner och länkar block med hashkoder. |
| Krypterat email | Håller meddelandeinnehållet privat under överföring och lagring. |
| Digital signaturer | Bevisar författarskap och att ett dokument är oförändrat. |
| Säker meddelanden | Tillämpar end-to-end-kryptering mellan enheter. |
| E-handel | Skyddar kortuppgifter vid utcheckning. |
Vad är kryptoanalys?
Kryptanalys är konsten att dekryptera meddelanden utan nyckeln som används för att kryptera dem. Den tillämpar matematisk analys och algoritmer för att dechiffrera chiffer, och den används både för att bryta sig in i system och, defensivt, för att mäta hur mycket skydd en algoritm erbjuder.
Framgången för en kryptanalysattack beror på:
- Tillgänglig tid
- Datorkraft tillgänglig
- Lagringskapacitet tillgänglig
Följande är de vanligt diskuterade kryptanalysattackerna:
- Brut force attack — försöker alla möjliga kombinationer av klartext eller nyckel, krypterar var och en och jämför den med den ursprungliga chiffreringen.
- Ordbokattack — använder en ordlista för att matcha antingen klartexten eller nyckeln. Den används oftast när man försöker knäcka krypterade lösenord.
- Rainbow bord attack — jämför chiffertexten med förberäknade hashvärden för att hitta matchningar. Att salta varje lagrat lösenord omintetgör det.
Vad är kryptologi?
Kryptologi är paraplyområdet som kombinerar kryptografi och kryptanalys. Båda delarna spelar roll: en algoritm är bara betrodd när kryptanalytiker har försökt och misslyckats med att knäcka den.
kryptering Algorithms
Algoritmerna nedan förekommer upprepade gånger i säkerhetsarbete. Observera vilka som förblir godkända och vilka som endast överlever i äldre system.
- MD5 — förkortning för Message-Digest 5, den producerar 128-bitars hashvärden. MD5 är en hashfunktion snarare än kryptering, så den kan inte reverseras av designen. Den är inte kollisionssäker — två olika indata kan producera samma hash — och är olämplig för lösenord eller signaturer.
- SHA — förkortning för Secure Hash Algorithm, denna familj genererar kondenserade representationer av ett meddelande, kallat en meddelandesammanfattning:
- SHA-0producerar 160-bitars hashvärden. Den drogs tillbaka på grund av en betydande brist och ersattes av SHA-1.
- SHA-1producerar 160-bitars hashvärden. En praktisk kollision demonstrerades 2017 och NIST förbjöd den för digitala signaturer, så undvik den.
- SHA-2: en familj av sex funktioner inklusive SHA-256 och SHA-512, som arbetar med 32-bitars respektive 64-bitars ord. Båda är fortfarande godkända.
- SHA-3: standardiserad 2015 och tidigare känd som Keccak, använder den en annan intern design som säkerhetskopia till SHA-2.
- AES — Advanced Encryption Standard är den symmetriska blockchiffern som skyddar de flesta data i vila och under överföring idag, med 128-, 192- och 256-bitarsnycklar. Den ersatte DES och är standard för nya system.
- RC4 — en strömkod som en gång var vanlig i Secure Sockets Layer (SSL) och Wired Equivalent Privacy (WEP). Båda protokollen är föråldrade, och RFC 7465 förbjöd RC4 i alla versioner av TLS år 2015. Den finns kvar här som ett pedagogiskt exempel.
- blåsfisk — en nyckelbaserad symmetrisk blockchiffer som historiskt använts för lösenord och filer. Dess 64-bitars blockstorlek gör AES till det bättre moderna valet.
Inför framtiden publicerade NIST sina första postkvantstandarder i augusti 2024 – ML-KEM för nyckelutbyte, ML-DSA och SLH-DSA för signaturer – vilka gradvis kommer att ersätta dagens algoritmer för offentlig nyckel.
Hackningsaktivitet: Hur man skapar en chiffer med hjälp av CryptTool
I den här praktiska CrypTool-övningen skapar du en enkel chiffer med RC4 och återställer den sedan med en brute-force-analys, förutsatt att nyckeln är känd för att vara 24 bitar. Poängen är att visa varför en kort nyckel och en trasig chiffer inte erbjuder något riktigt skydd.
Skapar RC4 Stream Cipher
Steg 1) Ladda ner och installera CrypTool
CrypTool 1 är ett utbildningsverktyg med öppen källkod för kryptologi. Aktiv utveckling har sedan dess flyttats till CrypTool 2, men version 1.4.42 körs fortfarande på Windows och matchar skärmarna nedan. Ladda ner den från kryptool.org.
Steg 2) Öppna CryptTool och ersätt texten
Frasen att kryptera är Underskatta aldrig beslutsamheten hos ett barn som är tidsrikt och fattigt med pengarNyckeln är 00 00 00.
- Öppna CryptTool 1.
- Ersätt texten med frasen ovan.
Steg 3) Kryptera texten
- Klicka på menyn Kryptera/Dekryptera.
- Peka på Symmetrisk (modern) och välj sedan RC4.
Steg 4) Välj krypteringsnyckel
- Välj 24 bitar som nyckellängd.
- Ställ in värdet till 00 00 00.
- Klicka på Kryptera för att skapa strömchiffern nedan.
Att attackera Stream Chiffer
Steg 5) Starta analysen
- Klicka på Analys-menyn.
- Peka på Symmetrisk kryptering (modern) och välj sedan RC4.
- Antagandet är en 24-bitars hemlig nyckel, så välj 24 bitar som nyckellängd.
- Klicka på Start.
- Obs: Tiden det tar beror på maskinens bearbetningskapacitet och nyckellängden. En längre nyckel tar längre tid, vilket är anledningen till att moderna nycklar är 128 bitar eller mer.
Steg 6) Analysera resultaten
- När analysen är klar visas kandidatnycklarna rangordnade enligt följande.
- Obs: Ett lägre entropivärde indikerar vanligtvis det korrekta resultatet, även om ett högre kan vara rätt.
- Markera raden som ska läsas som begriplig text och klicka sedan på Acceptera val.
