Защита от хакеров корпоративных сетей

авторов Коллектив

Почему так получается, что почти все новые алгоритмы терпят неудачу? Один ответ состоит в том, что трудно получить хороший криптоалгоритм. Другой – сказывается недостаток соответствующих знаний. На всех хороших криптографов, которые могли бы раскрыть чей-либо алгоритм, приходится намного больше людей, желающих попробовать его написать. Авторам в области криптографии нужна богатая практика, чтобы научиться созданию хороших криптографических средств. Это означает, что им нужно раскрывать свои алгоритмы много раз, чтобы они смогли научиться на своих ошибках. Если они не смогут найти людей, взломавших их криптосредства, доказать их высокое качество становится тяжелее. Худшее, что может произойти, – это когда некоторые

авторы сделают вывод о безопасности криптоалгоритма только потому, что никто его не раскрыл (вероятно, из-за недостатка времени или интереса).

В качестве примера предвидения будущего рассмотрим стандарт шифрования DES. В 1990 году Ели Бихам (Eli Biham) и Ади Шамир (Adi Shamir), два всемирно известных криптографа, обнаружили нечто, что впоследствии они назвали дифференциальным криптоанализом (differential cryptanalysis). Это произошло спустя некоторое время после изобретения DES^ и принятия его в качестве стандарта. Естественно, они испытывали новые методы дифференциального криптоанализа на DES. У них была возможность усовершенствовать атаку по типу простой грубой силы (simple brute-force attack), но при этом выяснилось, что эти улучшения не приводят к принципиальному уменьшению времени взлома DES. Оказалось, что структура блоков подстановки s-boxes в DES была почти идеальна для защиты от дифференциального криптоанализа. Казалось, что кто-то, кто разрабатывал DES, знал или подозревал о технике дифференциального криптоанализа.

Очень немногие криптографы способны изобрести алгоритмы такого качества. Как правило, они же могут и взломать хорошие алгоритмы. Авторы слышали, что несколько криптографов поддерживают попытки взлома алгоритмов других авторов, рассматривая это как способ обучения написания хороших алгоритмов. Эти мирового класса криптографы, допуская, что их алгоритмы могут быть взломаны, знакомят криптографический мир со своими работами для экспертизы. И даже в этом случае требуется время для корректной оценки. Некоторые новые алгоритмы в процессе работы используют передовые методы. В этом случае для их взлома может потребоваться новаторская техника атак, на разработку которой нужно дополнительное время. Кроме того, большинство квалифицированных специалистов в области криптографии пользуются большим спросом и весьма заняты, поэтому у них нет времени на рассмотрение каждого опубликованного алгоритма. В некоторых случаях алгоритм должен был бы, казалось, стать популярным хотя бы потому, что на его проверку потрачено значительное время. Все эти шаги по тестированию алгоритмов требуют времени – иногда на это уходят годы. Поэтому даже лучший криптограф иногда посоветует не доверять своему новому алгоритму, пока он не выдержит тщательного длительного испытания. Время от времени даже лучшие в мире криптографы изобретают слабые криптографические средства.

В настоящее время правительство Соединенных Штатов решило заменить DES новым стандартом криптографического алгоритма. Новый стандарт будет называться улучшенным стандартом шифрования AES (Advanced Encryption Standard), и национальный институт стандартов и технологии NIST (National Institute of Standards and Technology) выбрал алгоритм «рейндолл» (Rijndael) в качестве основы AES алгоритма. (Принят Министерством торговли США 12 октября 2000 года вместо устаревшего стандарта DES.) Большинство лучших мировых криптографов представили на рассмотрение свои работы на конференции продолжительностью в несколько дней. Несколько алгоритмов во время конференции были раскрыты другими криптографами.

Авторы не смогут научить читателя правилам вскрытия реальных криптографических средств. В рамках одной книги это невозможно. Хотя авторы приготовили отдельные забавные криптографические упражнения. В мире много людей, которые хотели бы создавать и продавать криптографические средства только потому,

что они считают себя хорошими криптографами. Зачастую разработчики понимают невозможность использования существующих криптографических средств из-за недостатков отдельных ключей. В этом случае для скрытия своих действий они могут выбрать что-то более простое, но тогда взломать результаты их работы можно гораздо быстрее. (В главе 6 будет показано, как это сделать.)

Итак, суть этого закона заключается не в том, чтобы на его основе что-то сделать, а скорее всего в том, чтобы акцентировать внимание на этом вопросе. Вы должны применять данный закон для оценки характеристик криптографических средств. Очевидное решение заключается в использовании известных криптографических алгоритмов. Но при этом обязательно следует проводить максимально возможную проверку их разумного использования. Например, какой прок в применении алгоритма 3DES, если использовать только семисимвольный пароль? Большинство выбираемых пользователями паролей использует лишь несколько бит из возможного количества бит на букву. В этом случае семь символов гораздо меньше 56 бит.

...

Примечание

Этот закон используется в главе 6.

Закон 8. Без ключа у вас не шифрование, а кодирование

Это универсальный закон – никаких исключений. Только убедитесь, действительно ли используются ключи и насколько хорошо организовано управление ими. Очень похожее мнение высказывает Скотт Кулп (Scott Culp) в своем законе № 7 «Безопасность зашифрованных данных определяется безопасностью ключа их расшифровки».

Ключ при шифровании используется для обеспечения уникальности результатов в условиях, когда каждый использует тот же самый небольшой набор алгоритмов. Разработать хороший криптографический алгоритм трудно, поэтому только небольшая их часть используется во многих различных приложениях. Необходимость в новых криптографических алгоритмах появляется нечасто потому, что известные сейчас алгоритмы могут использоваться во многих областях (подпись сообщения, блочное шифрование и т. д.). Если хорошо известный (и предсказуемый) тип атаки методом грубой силы занимает много времени, то нет достаточных причин для замены криптоалгоритма. Уже было написано, что не следует полностью доверять новым криптографическим алгоритмам.

В ранней истории криптографии большинство схем зависели от взаимодействующих сторон, использующих ту же самую систему скремблирования (скремблирование – шифрование путем перестановки и инвертирования групп символов) посылаемых друг другу сообщений. Ключ или разновидность ключевой фразы (pass-phrase) обычно не использовались. Двум сторонам нужно было договориться о схеме преобразования, например о замене каждой на букву, находящуюся в алфавите на три позиции дальше, чем заменяемая, и они могли посылать сообщения.

Позже начали использовать более сложные системы. Результат преобразования сообщения с их помощью зависел от слова или фразы, устанавливающих начальное состояние процесса преобразования сообщений. Такие системы были широко известны. Они позволяли обмениваться сообщениями со многими сторонами и обеспечивали определенную безопасность при условии использования различных фраз.

Рассмотренные два типа систем позволяют лучше увидеть концептуальное различие между кодированием и шифрованием. При кодировании ключ не используется, и если вовлеченные в обмен информацией стороны хотят обеспечить секретность, то их схема кодирования должна быть секретной. При шифровании используется ключ (или ключи), который обе стороны должны знать. Алгоритм шифрования может быть известен, но если у злоумышленника нет ключей, знание алгоритма ему не поможет.