Коллектив авторов - Защита от хакеров корпоративных сетей

Классификация зашифрованного текста

Даже плохо зашифрованное сообщение часто выглядит непонятным на первый взгляд. Но иногда можно расшифровать сообщение, анализируя не только напечатанные символы. Часто то, что можно прочитать между строк в отрытом сообщении, сохраняется и в зашифрованном.

Ниже рассмотрены алгоритмы шифрования, безопасность которых определяется алгоритмом, а не секретным ключом. Для прочтения зашифрованного таким алгоритмом сообщения нужно взломать его. В большинстве случаев взлом алгоритма подразумевает преобразование ключа или открытого текста в соответствии с алгоритмом, который доступен исследователю в виде программы или «черного ящика». Управляя входными данными и анализируя результаты, можно определить алгоритм. Впоследствии, зная алгоритм, можно будет по произвольному результату (зашифрованному сообщению) определять входные данные (расшифрованное сообщение).

Частотный анализ

Частотный анализ (frequency analysis) – наиболее эффективный и часто используемый метод расшифровки сообщений, зашифрованный простым алгоритмом. Он основан на том, что одни буквы в словах встречаются чаще, чем другие. Например, в английском языке трудно найти слово без буквы е. Каким образом, зная частоту букв, можно расшифровать сообщение? Для ответа на этот вопрос нужно выбрать достаточно большое зашифрованное сообщение и составить таблицу частоты встречаемости букв в словах, в которой будет указана частота использования каждой буквы. А затем сравнить полученную таблицу c аналогичной таблицей частоты использования букв языка, на котором было написано сообщение. В результате можно догадаться, какие буквы зашифрованного сообщения соответствуют буквам открытого текста.

Проницательный читатель обнаружит, что некоторые буквы появляются с почти одинаковой частотой. Как в этом случае определить букву? Для этого нужно или проанализировать все, что сопутствует появлению букв в сообщении (контекст сообщения), или воспользоваться таблицей частот сочетаний букв, например sh, ph, ie и the (в английском языке).

Обычно криптографические алгоритмы этого типа ненамного сложнее шифра Цезаря, упомянутого в начале главы. Он был хорош сотни лет тому назад. Сейчас подобные шифровки публикуются на страницах ежедневных газет для развлечения пассажиров пригородного сообщения под заголовками «Криптограммы». До сих пор подобный и слегка усложненный шифр можно обнаружить в новых версиях вирусов и червей.

Анализ зависимости между длинами зашифрованного и открытого текстов (Ciphertext Relative Length Analysis)

Иногда анализ зашифрованного сообщения может подсказать способ его расшифровки даже в случае отсутствия каких-либо сведений об использованном алгоритме шифрования. Например, предположим, что в руки исследователя попали незашифрованный и зашифрованный неизвестным ему способом пароли. Если длины зашифрованного и незашифрованного паролей совпадают, то можно предположить, что входные данные алгоритма и результат его работы связаны отношением 1: 1. Можно попробовать, подавая на вход алгоритма символы, получить для них зашифрованный эквивалент. В крайнем случае можно узнать количество символов в неизвестном пароле, если планируется взломать его методом «грубой силы».

Зная, что при шифровании длина текста не изменяется, можно воспользоваться этим для выбора части шифротекста, которую можно расшифровать на основании тех или иных предположений. Например, во время Второй мировой войны союзники использовали похожий способ разгадки попавшего в их руки кода немецкой шифровальной машинки Enigma, потому что знали, что, вероятнее всего, фраза «Heil Hitler» встретится в конце каждого зашифрованного текста.

Анализ сходства зашифрованного и открытого текстов

Анализ сходства зашифрованного и открытого текстов (Similar Plaintext Analysis), применяемый для взлома неизвестных алгоритмов, основан на анализе изменений зашифрованного сообщения в зависимости от изменений открытого текста. Конечно, для этого необходимо, чтобы у исследователя была возможность выборочного шифрования тщательно подобранных образцов открытого текста. Например, пусть он зашифровал строки «AAAAAA», «AAAAAB» и «BAAAAA» и проанализировал различия в зашифрованных текстах. В случае моноалфавитного шифра естественно было бы ожидать, что первые две строки различаются только последним символом. Если это так, то несложно построить таблицу трансляции символов в соответствии с исследуемым алгоритмом, которая отражала бы соответствие между символами открытого и зашифрованного текстов и наоборот. После того как таблица была бы готова, не составило бы труда написать программу расшифровки зашифрованного текста.