Атака на основе открытого текста (known-plaintext attack, KPA) — это использование хакером известных пар незашифрованного и зашифрованного материала для определения алгоритма или ключа шифрования.
При атаке на основе открытого текста злоумышленник имеет доступ как к зашифрованной форме данных (шифротексту), так и к соответствующей ей копии оригинала (незашифрованной форме). Злоумышленник пытается определить ключ или алгоритм шифрования, изучая взаимосвязь между открытым и шифрованным текстом.
Например, если "BTC_2TheMoon" в закодированном виде выглядит как "QlRDXzJUaGVNb29u", то, зная эту пару, злоумышленник может расшифровать другие части сообщения, которые также зашифрованы с помощью того же ключа шифрования. Это демонстрирует, как в некоторых алгоритмах шифрования даже незначительное знание может привести к расширенной дешифровке.
Данный вид атаки использует недостаток в методах шифрования, позволяющий выявить закономерности или связи, образующиеся между открытым и шифрованным текстом. Если не предотвратить эту атаку должным образом, то атаки с использованием заведомо открытого текста могут поставить под угрозу безопасность систем шифрования.
Два распространенных метода использования открытого текста и его соответствующей зашифрованной формы для обнаружения ключей шифрования включают частотный анализ и поиск по образцу. Метод частотного анализа использует прямые методы шифрования с заменой букв или символов один к одному. Злоумышленники могут определить ключ или разблокировать остальную часть сообщения, сравнивая частоту встречаемости определенных букв или символов в известном открытом тексте и соответствующем шифротексте.
Злоумышленники могут выявить тенденции, когда один и тот же открытый текст приводит к одному и тому же шифр-тексту в методе сопоставления шаблонов. Они могут распознать алгоритм шифрования и дешифровать все сообщение, выявляя закономерности в зашифрованном тексте и сравнивая их с известными закономерностями в открытом тексте.
Как работает атака по открытому тексту
В KPA злоумышленник может узнать важные подробности о методе шифрования, проанализировав, как определенные фрагменты открытого текста преобразуются в шифротекст с использованием одного и того же ключа или алгоритма шифрования. Атака включает в себя следующие шаги:
Сбор известных пар
Злоумышленник накапливает пары исходного открытого текста и соответствующего ему зашифрованного шифротекста, полученные различными способами, например, перехватом сообщений или утечкой данных.
Анализ закономерностей
Когда открытый текст шифруется для создания шифротекста, злоумышленник сравнивает шаблоны, модификации и преобразования, которые при этом происходят. Чтобы понять работу процесса шифрования, они ищут регулярные связи между известными открытым и шифрованным текстами.
Воспроизведение ключа или алгоритма
На основе замеченных закономерностей злоумышленник пытается определить важнейшие элементы шифрования, такие как ключ шифрования, алгоритм или другие параметры процесса. Благодаря этому он может самостоятельно воспроизвести процесс шифрования.
Расшифровка прочих данных
Злоумышленник может расшифровать другой зашифрованный материал, использующий тот же алгоритм шифрования, используя выявленный ключ или алгоритм. Такая процедура может привести к утечке конфиденциальной информации или поставить под угрозу безопасность системы шифрования.
Атака с использованием выбранного текста в сравнении с атакой на основе открытого текста
Атаки с выбранным открытым текстом предполагают выбор атакующим открытого текста и анализ соответствующего шифротекста, в то время как атаки с использованием известного текста происходят при частичном знании открытого текста.
Понимание различий между этими двумя видами криптографических атак крайне важно для разработки эффективных стратегий криптографической защиты.
В отличие от классического криптоанализа, который изучает шифр-текст на предмет выявления закономерностей и недостатков, частотный анализ сосредоточен на изучении встречаемости букв или символов для определения алгоритмов шифрования.
Как защититься от атаки known-plaintext
Для защиты от атак на основе открытого текста следует использовать стойкие алгоритмы шифрования, безопасно управлять ключами шифрования, использовать уникальные ключи для каждого сеанса и добавлять случайность в процессы шифрования для усиления защиты от атак.
Современные криптографические алгоритмы, такие как Advanced Encryption Standard (AES), позволяют противостоять таким атакам благодаря тому, что шаблоны в открытом тексте не коррелируют с шаблонами в шифротексте. AES — широко распространенный алгоритм симметричного шифрования, известный своей безопасностью и эффективностью.
Безопасное управление ключами шифрования позволяет избежать несанкционированного доступа. Используя защищенные хранилища ключей, нужно чаще менять ключи и применять надежные методы генерации ключей. Не следует шифровать отдельные, предсказуемые фрагменты данных. Чтобы злоумышленник не смог использовать известные пары, шифровать следует всё сообщение или файл.
Кроме того, необходимо использовать различные ключи для разных сессий и задач. Влияние атаки на основе открытого текста снижается, поскольку для каждого сеанса используется свой ключ шифрования. Также следует поддерживать самые последние версии систем, библиотек и программ шифрования. В обновления часто включаются исправления, устраняющие уязвимости.
Перед шифрованием открытого текста данных следует добавьте к нему криптографическую соль — случайное значение. Это делает каждое шифрование уникальным, даже при многократном шифровании одного и того же открытого текста. И, в конце концов, следует избегать методов шифрования, которые, как известно, уязвимы для атак на основе открытого текста. При выборе алгоритмов шифрования необходимо проявлять должную осмотрительность.
