Коллектив авторов - Защита от хакеров корпоративных сетей

Что делать в случае полиалфавитного шифра, когда при изменении одного символа незашифрованного сообщения изменяются несколько символов зашифрованного? Конечно, это более сложный случай, и сложность расшифровки зависит от числа изменяемых символов зашифрованного сообщения при изменении одного в незашифрованном. Возможно, что в этом случае для раскрытия логики работы неизвестного криптографического алгоритма можно попытаться объединить рассматриваемый метод анализа с методом «грубой силы».

Моноалфавитные шифры

Моноалфавитный шифр – это шифр, в котором каждый символ алфавита заменяется другим символом в отношении 1: 1. Ранее рассмотренные в главе шифры Цезаря и ROT13 – классические примеры моноалфавитных шифров. Некоторые моноалфавитные шифры скремблируют алфавит (шифруют путем перестановки групп символов), изменяя порядок букв в алфавите ABCDEFGHIJKLMNO PQRSTUVWXYZ на MLNKBJVHCGXFZDSAPQOWIEURYT. Другими словами, новый алфавит, используемый для шифрования сообщений, получают из старого путем замены букв M = A, L = B…T = Z. При использовании этого метода вместо сообщения «SECRET» получают «OBNQBW».

Из-за легкости взлома сегодня редко можно встретить подобный шифр. Такие шифры раскрываются перебором всевозможных комбинаций букв алфавита или использованием лингвистического анализа (language analysis). Моноалфавитные шифры легко поддаются частотному анализу, благодаря тому что, несмотря на замену одних букв другими, частота появления каждого символа в сообщении будет соответствовать известной частоте использования букв в языке.

Другие способы скрытия информации

Иногда разработчики следуют древнему способу обеспечения безопасности – тотальной секретности. И вместо применения испытанных криптографических алгоритмов они пытаются скрыть данные при помощи хорошо известных обратимых алгоритмов, как, например, UUEncode, Base64 или комбинации каких-нибудь простых методов. В этом случае все, что нужно для расшифровки, – это повторно преобразовать зашифрованное сообщение при помощи алгоритма, ранее использованного для его зашифровки. Часть разработчиков пользуется кодировкой данных при помощи операции исключающего ИЛИ (XOR) вместо применения криптографических алгоритмов с ключом. Для кодировки сообщения ключ не нужен. Ниже рассмотрены некоторые широко известные алгоритмы кодирования.

XOR

В качестве промежуточного шага многие сложные и безопасные алгоритмы шифрования используют операцию XOR. Часто можно встретить данные, которые пытались скрыть операцией XOR. XOR – сокращение от английских слов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (exclusive or). ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ – логическая операция, таблица истинности которой представлена в табл. 6.2. Операция выполняется на битах A и B. Результат операции равен 0 только в том случае, если оба бита одинаковы. В противном случае результат равен 1.

Таблица 6.2.

Таблица истинности операции XOR

Посмотрите на простой пример кодировки и восстановления данных с помощью операции XOR. В примере используется один ключевой символ («A») для преобразования сообщения, состоящего из единственного символа («B»). В результате получится зашифрованное сообщение «ciphertext» (см. табл. 6.3).

Таблица 6.3.

Операция XOR над «А» и «В»

Предположим, что известны величина «B» и результат шифрования сообщения «ciphertext». Как найти неизвестный ключ «A»? Требуется восстановить ключ для раскодирования другого закодированного сообщения «ciphertext2», битовое представление которого 00011010. Для этого нужно выполнить операцию XOR с операндами «B» и «ciphertext» и восстановить ключ «A». Результат воcстановления показан в табл. 6.4.

Таблица 6.4.

Результат операции XOR на операндах «ciphertext» и «В»

После восстановления ключа им можно воспользоваться для декодирования «cipher2» и в результате закодировать символ «Z» (см. табл. 6.5).

Таблица 6.5.

Результат операции XOR на операндах «cipher2» и «А»

Конечно, это слишком простой пример. Скорее всего, на практике придется столкнуться с ключами, состоящими из нескольких символов. Кроме того, кодирование сообщений операцией XOR может выполняться последовательно несколько раз.

Манипуляции над абстрактными 0 и 1 могут оказаться трудными для восприятия, если ранее читатель не сталкивался с двоичными числами и величинами. Поэтому автор решил привести пример простой программы, которая выполняет серию из трех операций XOR на различных перестановках ключа для кодирования сообщения. В этой короткой программе на языке Perl используется свободно распространяемый модуль IIIkey для обращения к внутренней функции шифрования XOR. Для того чтобы воспользоваться приведенной программой, следует загрузить модуль IIIkey по адресу www3.marketrends.net/encrypt.#!/usr/bin/perl