Angenommen, ich bin ein Angreifer und stehe vor einem schwachen, aber unbekannten Verschlüsselungsalgorithmus, der von "Dave" entwickelt wurde. Wie würde ich es knacken? Ich würde nicht einmal wissen, wo ich anfangen soll. Es wäre eine scheinbar bedeutungslose Zeichenfolge.

Das ist richtig, würden Sie nicht. Hier sind einige verschlüsselte Daten (4587556841584465455874588). Hast du eine Ahnung, was das bedeutet? Absolut nicht.

Es fehlt Ihnen jedoch der grundlegende Schlüssel für das Universum, der die Kryptographie zusammenhält. Die Idee ist einfach:

  der Schlüssel ist alles  

Das war's. Das ist das Stück, das du schützen musst. Das Stück, das Sie mit Ihrem Leben schützen müssen und hoffen, dass niemand Sie mit einem Hammer schlagen wird, bis Sie ihnen sagen, was es ist.

Auf dieser Basis müssen Sie davon ausgehen, dass Ihr Algorithmus vom Angreifer gelesen werden kann . Sie wissen, wie es funktioniert. Sie können den Prozess dokumentieren. Wenn es Schwächen gibt, werden sie diese finden. Und sie werden sie ausbeuten. Wie dieser verärgerte CIA-Vater von Taken.

Es stellt sich heraus, dass dies weniger eine Annahme als vielmehr ein praktischer Fall ist. Dave, der selbstgebraute Kryptograf, möchte einen Verschlüsselungsalgorithmus in sein Programm aufnehmen. Er beschließt, all die Test- und Designarbeiten zu vermeiden, die Kryptographen im Laufe der Jahre kostenlos für ihn geleistet haben, schreibt etwas mit dem ungeraden xor, kompiliert sein Programm und gibt es hilfreich an Freunde weiter.

Dieser Algorithmus ist jetzt in ihre Hände. Spiel vorbei.

Nun könnten Sie fragen: "Kann ich den Algorithmus nicht einfach geheim halten? Das wird funktionieren, oder?" Oh Dave, bitte hör auf. Nein nein Nein. Das Problem mit geheimen Algorithmen ist, dass sie viel häufiger gestohlen werden. Schließlich ist der Schlüssel für jeden Benutzer unterschiedlich (eigentlich ist dies keine Voraussetzung, aber nehmen wir zur Vereinfachung einfach an), aber der Algorithmus bleibt unverändert. Sie benötigen also nur eine Ihrer Implementierungen, um einem Angreifer ausgesetzt zu sein, und das Spiel ist wieder von vorne.

Bearbeiten : Ok, als Antwort auf die aktualisierte Frage des OP. Nehmen wir für einen Moment an, dass der Algorithmus völlig unbekannt ist. Jeder der beiden Teilnehmer an einer verschlüsselten Konversation hat die perfekte Sicherheit für die Implementierung seines Algorithmus.

In diesem Fall müssen Sie Daten analysieren. Sie können eine der folgenden Aktionen ausführen:

• Analysieren Sie auf häufig bekannte Buchstaben. Auf diese Weise würden Sie eine typische Caesar-Shift-Chiffre brechen.
• Versuchen Sie, die Länge des Schlüssels zu erraten. Mit diesen Informationen können Sie nach wiederholten Chiffretextblöcken suchen, die möglicherweise demselben Klartext entsprechen.
• Versuchsindex und andere solche Maßnahmen, die zum Aufbrechen der Vigenere-Chiffre verwendet werden, da dies (möglicherweise) viele polyalphabetische Chiffren sind ) nur Varianten davon.
• Achten Sie auf Muster. Jedes Muster kann Ihnen den Schlüssel geben.
• Suchen Sie nach anderen Hinweisen. Entsprechen die Längen einem bestimmten Maß, sind sie beispielsweise Vielfache eines bestimmten Werts wie einer Bytegrenze und werden daher (möglicherweise) aufgefüllt?
• Versuchen Sie, mit einer der symmetrischen Chiffren zu analysieren Kryptoanalyse-Techniken. Diese hängen in vielen Fällen von der Kenntnis des Algorithmus ab und gelten hier möglicherweise nicht.
• Wenn Sie der Meinung sind, dass die fraglichen Daten einen Schlüsselaustausch darstellen, können Sie eine der vielen Techniken ausprobieren, um public zu brechen Schlüsselalgorithmen.

Tatsache ist, dass ein kurzes Datenelement eines unbekannten Algorithmus möglicherweise nicht entschlüsselt werden kann. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie sich darauf verlassen sollten, dass dies der Fall ist. Je mehr Daten ein Kryptoanalytiker wiederherstellen kann, desto wahrscheinlicher ist es, dass er Ihren Algorithmus beschädigt. Ohne ernsthafte Kryptoanalyse wissen Sie wahrscheinlich nicht, was diese Grenze ist - es ist beispielsweise anzunehmen, dass man einen Caeser-Cipher-Algorithmus für Wörter mit drei Buchstaben brutal erzwingen könnte, da es nur wenige gibt, die Sinn machen.

Sie haben auch Probleme mit der Wiederverwendung. Im Zweiten Weltkrieg haben die Engima dieses Problem überwunden, indem sie programmierbare Einstellungen für ihren geheimen Algorithmus hatten, aber dies wurde auch gebrochen.

Es gibt auch das menschliche Element der Kryptographie zu berücksichtigen. Mir ist klar, dass auf dem Etikett auf der Dose "Einmal verwenden, nicht verdauen" usw. steht, aber Menschen sind Menschen und werden wahrscheinlich zweimal, dreimal usw. verwenden. Jedes derartige Verhalten spielt dem Kryptoanalytiker in die Hände.

Ein unbekannter "Verschlüsselungs" -Algorithmus wurde in der Vergangenheit mindestens einmal erreicht. Ich spreche von minoischer linearer B-Schrift, einer Schreibmethode, die auf Kreta um 1300 v. Chr. Verwendet wurde. Die Methode ging einige Jahrhunderte später mit dem Tod aller Praktizierenden und dem allgemeinen Zusammenbruch der Zivilisation während des sogenannten griechischen Mittelalters verloren. Als Archäologen Ende des 19. Jahrhunderts begannen, die Erde um Knossos und andere Orte herum zu sichten, bekamen sie nur ein paar Tafeln mit unbekannten Zeichen, ohne einen Hinweis auf das Schriftsystem, mit dem sie hergestellt wurden.

Die interessante Geschichte hier ist, dass Linear B in den 1950er Jahren entwirrt wurde, wobei dieselben Analysewerkzeuge verwendet wurden, die auch für Verschlüsselungssysteme dieser Zeit verwendet wurden. Tatsächlich wurde das Schreiben als "unbekannter Verschlüsselungsalgorithmus" angesehen. Es erlag statistischen Analysen, verketteten Schlussfolgerungen und einigen Hypothesen zum Klartext (im Grunde genommen die Annahme, dass die Basissprache für eine Variante des Griechischen ist). Dies ist eine klassische und meisterhafte Illustration der Funktionsweise der Kryptoanalyse gegen "manuelle Kryptosysteme".

Die Annahme, dass ein kryptografischer Algorithmus verwendet werden kann und dennoch geheim bleibt, ist natürlich unplausibel. Unter der gleichen Annahme gibt es keine Piraterie von Videospielen oder Medieninhalten. Die reale Welt erinnert uns unerbittlich daran, dass dies nicht wahr ist. Der einzige bekannte Weg, auf dem ein Algorithmus geheim bleiben kann, besteht darin, seine Erfinder und Praktiker zu töten, ihren Apparat zu zerstören und einige Jahrhunderte zu warten. Dies hat einige unangenehme Nebenwirkungen.

Und selbst wenn in einem bestimmten Fall Details zu einem Algorithmus noch nicht durchgesickert sind , gibt es keine Möglichkeit, zu quantifizieren, wie viel Geheimnis der Algorithmus ist, d. h Wie viel Zeit wird es dauern, bis Reverse Engineering, Bestechung oder gesunder Diebstahl den Algorithmus neu erstellt haben? Dies ist der Hauptgrund, warum Kryptografen vor etwa 40 Jahren beschlossen haben, Schlüssel und Algorithmus zu teilen, wobei der Schlüssel geheim und der Algorithmus nicht geheim ist: Sie können die Geheimhaltung eines Schlüssels quantifizieren , nicht die Geheimhaltung eines Algorithmus.

Dies gibt uns einen Einblick in Ihre spezifische Frage. Ihr "geheimer Algorithmus" hängt von der Vorstellung einer "mathematischen Manipulation" ab. Wie viele davon sind sie? Können Sie die Menge der "mathematischen Manipulationen" schätzen oder beschreiben? Sie werden feststellen, dass ein Verschlüsselungsalgorithmus selbst eine "mathematische Manipulation" ist, sodass Ihre Frage eher schlecht definiert ist.

Um ein kryptografisches Protokoll anzugreifen, haben Sie die folgenden Angriffsmethoden:

• Bekannter Klartext: Es wird versucht, Korrelationen zwischen dem vorhandenen Klartext und dem entsprechenden zu finden Chiffretext.

• Ausgewählter Klartext: Verschlüsseln von spezifischem Klartext und Untersuchen der Änderungen am Chiffretext, wenn sich der Klartext ändert.

• Chiffretext auswählen: Entschlüsseln eines bestimmten Chiffretextes und Untersuchen der Änderungen am Klartext und am Chiffretext.

• Bekannte Chiffre Text: Wenn Sie nur den Chiffretext haben, finden Sie unten ein einfaches Beispiel.

Vor langer Zeit habe ich an einem Kryptografiekurs teilgenommen, in einer der Vorlesungen, die wir gehalten haben wurde die Kryptonanalyse von Substitutions-Chiffren beigebracht. So wird es jetzt nicht gemacht, aber hier hatte die Wissenschaft der Kryptographie begonnen, und so hatte die Kryptonanalyse begonnen.

Nehmen wir an, Sie können diesen Chiffretext durchgehen.

Mx qeoiw wirwi xs qi xlex e lsqi-fvia epksvmxlq mw e zivc feh mhie, fyx xlivi'w sri xlmrk M'q rsx yrhivwxerhmrk.

Sie kennen das nicht Algorithmus, Sie kennen den Schlüssel nicht. Wie sollten Sie beginnen?

• Analysieren Sie die Buchstabenhäufigkeit: Die Gesamtlänge beträgt 87 Buchstaben. Wir sehen, dass i 12 Mal verwendet wurde -> ~ 13%. Laut dem Artikel von Wikipedia über die Häufigkeit von Briefen ist dieser Brief wahrscheinlich e . Unser Chiffretext lautet jetzt:

Mx qeoew werwe xs qe xlex e lsqe-fvea epksvmxlq mw e zevc feh mhee, fyx xleve'w sre xlmrk M'q rsx yrhivwxerhmrk.

• Jetzt ist der zweithäufigste Buchstabe x 11 Mal verwendet worden -> ~ 11%, also ist es wahrscheinlich t . Unser Chiffretext lautet jetzt:

Mt qeoew werwe ts qe tlet e lsqe-fvea epksvmtlq / p>

• Jetzt sehen wir die Muster. Das Ersetzen von i->e und x->t legt nahe, dass der Schlüssel 4 sein könnte. Probieren wir es aus:

Für mich ist es sinnvoll, dass ein selbstgebrauter Algorithmus eine sehr schlechte Idee ist, aber eines verstehe ich nicht.

Ahaa! Wir haben es! Jetzt haben Sie Ihre erste Kryptonanalyse durchgeführt. Dies ist eine Möglichkeit, den Chiffretext zu analysieren.

Ich denke, niemand hat es hier laut gesagt, also werde ich es tun.

Wenn einem Kryptographen nur ein Chiffretext gegeben wird, ohne dass er mehr erreichen kann, ist der Chiffretext kurz und es gibt keine Kenntnis des Klartextes Es ist nahezu unmöglich, den Text zu entschlüsseln. Dies ist nur möglich, wenn sich die Verschlüsselung in der Nähe des Schwierigkeitsgrades einer Substitutionsverschlüsselung befindet.

Wenn bei demselben Algorithmus eine Möglichkeit besteht, bei Bedarf mehr Chiffretexte zu erhalten, wenn der Chiffretext ausreichend ist lange oder wenn es einige bekannte Teile des Klartextes gibt, die helfen können, ist es wahrscheinlich, dass der Algorithmus bei ausreichendem Aufwand geknackt werden kann.

Trotzdem ist die Kryptoanalyse im Vergleich zum Aufwand beim Erstellen sehr aufwändig Ein einfacher Kryptoalgorithmus von Grund auf neu, daher ist es unwahrscheinlich, dass jemand den Aufwand aufwenden wird, es sei denn, es gibt einen guten Grund dafür.

Wenn Sie einen geheimen Algorithmus verteilen möchten, warum nicht stattdessen einfach einmalige Pads verteilen? Es ist sicherer.

Wenn Ihnen die Idee von einmaligen Pads nicht gefällt, weil zu viele Daten über das Kabel übertragen werden, warum nehmen Sie dann an, dass der Angreifer nur einen Chiffretext hat? P. >

Angenommen, jemand hat nur einen Chiffretext und nicht den Algorithmus (zwei schlechte Annahmen), dann hat Ihr schwaches, aber bekanntes zugrunde liegendes Verschlüsselungssystem wahrscheinlich zunächst keine Schwachstellen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten.

Die erste und offensichtlichste ist, dass die Angreifer Ihren Server in dem Maße kompromittiert haben, in dem sie Ihren Quellcode erhalten haben. In diesem speziellen Fall ist Ihr selbst erstelltes Schema so gut wie nichts.

Der zweite Weg besteht darin, dass der Angreifer möglicherweise seine eigenen Werte an Ihren Algorithmus senden und das Vorher / Nachher-Ergebnis anzeigen kann. Dies wird als Ausgewählter Nur-Text-Angriff bezeichnet. Ein gutes Verschlüsselungsschema sollte dafür nicht anfällig sein. Ein selbst entwickeltes Schema ist wahrscheinlich.

Selbst ohne einen ausgewählten Klartextangriff ist ein selbst entwickeltes Schema normalerweise lächerlich schwach. Ein Laie wie Sie und ich sind möglicherweise nicht in der Lage, die Ergebnisse eines hausgemachten Schemas zu verstehen. Es gibt jedoch eine Klasse sehr kluger Leute, die ihre Zeit und Mühe darauf verwenden, solche kryptografischen Schemata zu brechen, normalerweise als Gegenleistung für einen guten Gehaltsscheck. Sie haben vielleicht von ihnen gehört, wir nennen sie Kryptographen.

Bitte beantworten Sie diese Frage unter der Annahme, dass der Algorithmus vollständig geheim gehalten wird, obwohl dies im wirklichen Leben schwierig zu erreichen ist.

Das Problem dabei ist, dass Sie ignorieren das Kerckhoffs-Prinzip, wonach die Sicherheit eines Verschlüsselungsschemas nicht von der Geheimhaltung des Algorithmus abhängen sollte.

Wenn Sie wirklich an Krypto interessiert sind, sollten Sie dies tun ein Kurs wie dieser.

Da es nicht erwähnt wurde und diese Frage schon eine Weile her ist ...

Ein Informatiker half dabei, den verschlüsselten Text einer Geheimgesellschaft aus dem 18. Jahrhundert zu entschlüsseln. Der Text war sehr reich verziert, mit Symbolen und Glyphen. Es hat Literaturexperten jahrhundertelang verblüfft. Der Trick bestand darin, einige der Buchstaben und deren Bedeutung zu erraten und auch die Originalsprache zu erraten, da Deutsch andere Buchstabenhäufigkeiten als Englisch oder Italienisch hat.

Hier ist die Beschreibung des Chiffretextes und wie es entwirrt wurde.

http://phys.org/news/2011-10-scientist-mysterious-copiale-cipher.html

http://stp.lingfil.uu.se/~bea/copiale/

http://www.wired.com/dangerroom/2012/11/ ff-the-Manuskript / all / (Sehr lang, sehr interessant.)

Mit der Copiale-Chiffre begann das Codebrecher-Team, nicht einmal die Sprache des verschlüsselten Dokuments zu kennen. Aber sie hatten eine Ahnung von den römischen und griechischen Schriftzeichen, die im gesamten Manuskript verteilt waren, also isolierten sie diese von den abstrakten Symbolen und griffen sie als den wahren Code an.

"Es dauerte ziemlich lange und führte zu einer vollständigen Misserfolg ", sagt Knight. Nachdem das Kryptografieteam 80 Sprachen ausprobiert hatte, stellte es fest, dass die römischen Zeichen "Nullen" waren, die den Leser irreführen sollten. Es waren die abstrakten Symbole, die die Nachricht enthielten.

Das Team testete dann die Hypothese, dass abstrakte Symbole mit ähnlichen Formen denselben Buchstaben oder dieselben Buchstabengruppen darstellen. Schließlich tauchten die ersten bedeutungsvollen Wörter des Deutschen auf: "Initiationszeremonien", gefolgt von "Geheimabteilung".