Криптография

Тема интересная, поэтому решил вынести из комментариев.

Почему в России ГОСТ, а не AES. Не совсем корректно так говорить, потому что российскими ГОСТами покрывается несколько алгоритмов шифрования, как симметричных, так и асимметричных, в то время как AES - это лишь симметричный, хоть и самый современный на текущий момент алгоритм шифрования, используемый правительством США.

Наши ГОСТы не отстают от американских, их постоянно совершенствуют и в общем, они, по крайней мере теоретически, нисколько не уступают зарубежным аналогам.

А вот причины разработки собственных алгоритмов более интересны. По крайней мере одна из них связана с параноидальностью российского общества. Русские власти боятся даже не того, что враг (то бишь американцы) знает уязвимость и молчит. Власти уверены, что в американские алгоритмы шифрования заложены закладки. Впрочем, их опасения не беспочвенны.

Одни из недостатков ГОСТов является большое неудобство их использования разработчиками по сравнению с зарубежными аналогами.

О паранойи. Лирическое отступление. Приведу один несколько отвлеченный от темы пример. Несколько лет назад в российском обществе ходила страшилка о закладке в американских процессорах, позволявшей получить контроль над компьютером по сигналу из США. Какой контроль и по какому сигналу, не уточнялось, но страшилка была достаточно популярна в СМИ. На мой взгляд, как человека, имеющего какое-то отношение к ИТ - это бред сивой кобылы.Тем не менее, как-то зашла об этом речь при общении с коллегами на бывшей уже кафедре ИТМ. Так вот один очень известный в узких кругах сотрудник согласился с этой идеей.

За давностью лет уже не помню, на каком уровне паранойи он остановился. Точно утверждал, что для перехвата управления не нужно сетевое подключение и сетевой интерфейс в компьютере. Вроде бы и компьютер может быть не включен, главное, что бы он был подключен к электричеству. Но вот точно не помню, утверждал ли этот в общем-то очень умный и уважаемый человек, что можно перехватить управление компьютером, если он вообще не подключен к источнику питания. В принципе, батарейка-то там есть! Ой, а ведь не спроста ее туда установили! 😉

А вы верите в такие страшилки?

Вторая волна. Почти насильственное внедрение ГОСТов не только в критически важные области государственной тайны, но и в гражданские приложения порождает вторичную паранойю. Теперь уже многие внутренние пользователи подозревают, что в ГОСТах есть закладки, позволяющие при необходимости ФСБ легко вскрывать шифрованные сообщения. Подогревают ее бессмысленные и беспощадные подзаконные акты к закону о персональных данных, требование хранить персональные данные россиян только на территории России и закон "Яровой".

Всё это оправдывается заботой о нашей безопасности. Ведь в импортных криптосистемах возможны утечки через закладки. А самописные приложения для шифрования без получения лицензии от регулятора так и вообще запрещены, насколько я знаю, под страхом уголовного преследования. Опять же из-за той же заботы. Ведь в самописном приложении вряд ли разработчики озаботятся доказательством его криптостойкости.

Открытый и известный алгоритм. Его преимущества очевидны. Но есть ли недостатки? Да, есть, на мой взгляд. Если уязвимость алгоритма очень трудна для обнаружения, не получится ли так, что те, кто сможет ее все-таки обнаружить, воспользуются этим? Раскрытие таких уязвимостей дело достаточно хлопотное и дорогое, позволить себе такие исследования могут гос. конторы или крупные корпорации. Естественно, вложив крупные средства в работу, они попытаются их отбить в виде финансовых или политических дивидендов.

Абсолютно неуязвимых алгоритмов, насколько я знаю, на практике сейчас нет. Популярные асимметричные алгоритмы построены на предположении об отсутствии  быстрого решения некой математической задачи. Но это не говорит, что такого решения нет в принципе, и возможно, в будущем оно будет найдено.

Создание достаточно мощного квантового компьютера также скорее всего позволит очень легко и быстро вскрывать асимметричные ключи. Что приведет к краху сложившейся системы безопасности в ИТ-технологиях, так как будет потеряна возможность надежной передачи ключей симметричного шифрования.

Самая большая опасность раскрытия стандартных алгоритмов шифрования, на мой взгляд, состоит в том, что, так как алгоритм стандартный и им пользуются все, то команда криптоаналитиков после взлома больше не нужна. Достаточна техников, которые по команде, грубо говоря, нажмут кнопку и расшифруют необходимые данные. Но безнаказанность порождает вседозволенность. Не захочет ли кто из техников узнать, например, интимные пристрастия симпатичной соседки? Или сколько денег на счете у рядом живущего господина? Мотивов может быть сколько угодно. В результате под ударом может оказаться любой человек.

Получается, что можно сколько угодно пользоваться стандартными шифрованными каналами связи, полагаясь на их достаточную защищенность, а потом выяснится, что кто-то нашел (или встроил) уязвимость и уже не один год сливает молчком себе все конфиденциальные данные.

Принцип Керкгоффса. Собственно, я и не утверждал, что алгоритм шифрования должен быть секретным. Я говорил лишь о том, что для попытки вскрытия нестандартного алгоритма требуется гораздо больше усилий. Если для стандартного алгоритма уязвимость найдена, то нет потребности содержать большое количество криптоаналитиков, достаточно техников. С учетом того, что построить относительно неплохой алгоритм не очень сложно, то, при наличии большого количества разных алгоритмов, ресурсов для вскрытия их всех может просто не хватить. Собственно, в этом одна из причин запрета на использования не сертифицированных алгоритмов шифрования в России.

Сам принцип Керкгоффса не исключает использование секретных алгоритмов. В частности, военные любят использовать отличающиеся от стандартных алгоритмы, что затрудняет их вскрытие. Тем не менее, в соответствии с принципом, знание алгоритма не должно упрощать вскрытие шифра. Но его незнание делает вскрытие в принципе невозможным. В этом фишка.

Timing attack. Классная идея. Но у меня сложилось впечатление, что это очень близко к сферическому коню в вакууме. То есть это отлично работает, если удалось установить программу-агент на взламываемый комп. Правда, в этом случае возникает вопрос: не проще ли просто украсть открытый текст, или сам секретный ключ?

Вроде метод хорошо работает и из-за сетевого интерфейса, то есть в случае если наш агент сидит в локальной сети. И даже работает через несколько маршрутизаторов. Вот только авторы обычно обходят стороной вопрос загруженности этой сети и взламываемого сервера. Если сеть и/или сервер сильно загружены пакетами/запросами, то успешность такой атаки очень сильно снижается, так как полученные временные данные оказываются сильно зашумлены случайными помехами.

Но самое главное состоит в том, что эта атака хороша на алгоритмы типа RSA, где используются сложны точные операции, такие как многобитные операции возведения в степень, скорость выполнения которых зависит от сложности ключа.

В случае симметричных алгоритмов, вроде того, что я рассматривал, скорость его работы никак не зависит от сложности ключа, поэтому такой подход для взлома вообще не приемлем.

Заключение. К чему это я все писал?

1. Легкость создания достаточно стойких систем шифрования делает бессмысленным запрет на не сертифицированные системы. Кому надо - тот легко сделает нестандартный алгоритм шифрации.
2. Хотел показать, что отсутствие криптостойкости ЛКГ не обязательно приводит к легкости вскрытия шифра. Но об этом в следующий раз.
3. Даже не скомпрометированный стандартный алгоритм шифрования практически бесполезен в случае наличия СОРМ в ЦОДе. Спецслужбы просто заберут себе уже расшифрованные данные. Именно поэтому их так бесит Телеграмм. Кстати, он до сих пор работает, несмотря на все усилия Роскомнадзора.