آشنایی با حمله Known-Plaintext در رمزارزها

حمله Known-Plaintext، رمزگشایی، یکی از ابزارهای نفوذ به سیستم‌های رمزنگاری‌شده محسوب می‌شود. در این روش، مهاجم با تجزیه و تحلیل الگوریتم‌ها و کلیدها، سعی در بازگشایی رمز و دستیابی به اطلاعات رمزنگاری‌شده دارد. یکی از انواع رمزگشایی، حمله متن آشنا است، که طی آن، هکر از الگوها و کدهای شناخته‌شده بهره می‌گیرد تا بتواند رمز را بشکند. در ادامه، توضیحات کاملی درباره ماهیت و کارکرد این نوع حمله ارائه خواهد شد تا خوانندگان محترم، آشنایی لازم را با این شیوه نفوذ به دست آورند.

حمله متن آشکار چیست؟

حمله Known-Plaintext یا متن آشکار نوعی تهدید علیه امنیت سیستم‌های رمزنگاری است که طی آن مهاجم با بهره‌گیری از الگوها و داده‌های شناخته شده، تلاش می‌کند تا به کلید یا الگوریتم رمزنگاری دست پیدا کند. در حمله Known-Plaintext، هکر هم به متن اصلی و هم به نسخه رمزنگاری شده آن دسترسی دارد. وی با بررسی ارتباط میان این دو متن، سعی در شناسایی الگوی رمزنگاری و در نهایت بازگشایی آن دارد. بنابراین، حمله متن آشکار یک تهدید جدی برای محرمانگی اطلاعات در سیستم‌های رمزنگاری‌شده محسوب می‌شود.

به عنوان مثال، فرض کنید کلمه “CRYPTO” به شکل “XUZZA” رمزنگاری شده باشد. اگر مهاجم از این مورد اطلاع داشته باشد، قادر خواهد بود سایر بخش‌های پیام را که با همان کلید رمزگذاری شده‌اند، رمزگشایی نماید. بنابراین در برخی الگوریتم‌های رمزنگاری، حتی اطلاعات اندک نیز می‌تواند منجر به رمزگشایی بخش قابل توجهی از کد شود.

در حملات متن آشکار، مهاجم از طریق بهره‌برداری از نقاط ضعف در تکنیک‌های رمزنگاری، الگوها و ارتباطات بین متن اصلی و رمزنگاری شده را شناسایی می‌کند. پیشگیری صحیح از این حملات حیاتی است، در غیر این صورت امنیت سیستم‌های رمزنگاری به مخاطره خواهد افتاد.

دو روش رایج برای استخراج کلیدهای رمزنگاری از طریق متن آشکار و رمزنگاری شده، شامل تحلیل فرکانس و تطبیق الگو می‌باشد. در روش تحلیل فرکانس از الگوریتم‌های ساده مانند جایگزینی مستقیم حروف استفاده می‌شود. مهاجم با مقایسه فراوانی حروف و الگوها در دو متن، می‌تواند کلید را شناسایی و متن رمزنگاری شده را رمزگشایی نماید.

در روش تطبیق الگو نیز هرگاه متون آشکار و رمزنگاری شده یکسان باشند، مهاجم قادر است الگوریتم مورد استفاده را تشخیص دهد. وی با مقایسه الگوهای دو متن، کل پیام رمز شده را رمزگشایی می‌نماید.

نحوه کارکرد حمله متن آشکار

در حمله متن آشکار، مهاجم از طریق تجزیه و تحلیل نحوه تبدیل بخش‌هایی از متن اصلی به متن رمزنگاری‌شده، اطلاعات باارزشی درباره الگوریتم رمزنگاری به دست می‌آورد.

مراحل این حمله به شرح زیر است:

گردآوری جفت متون آشکار و رمزنگاری‌شده

در مرحله نخست، مهاجم مجموعه‌ای از جفت متون آشکار و رمزنگاری شده مرتبط با یکدیگر را گردآوری می‌کند. این متون از طریق شیوه‌های مختلف از جمله رهگیری ارتباطات یا نشت اطلاعات، بدست می‌آیند.

مهاجم با جمع‌آوری این دسته از متون، می‌تواند الگوها و قواعد مورد استفاده برای رمزنگاری متن اصلی و تبدیل آن به متن رمزنگاری‌شده را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد.

تحلیل الگوها

هنگامی که متن اصلی به متن رمزنگاری شده تبدیل می‌شود، مهاجم الگوها و تغییرات اعمال شده روی دو متن را با یکدیگر مقایسه می‌کند. مهاجمان سعی می‌کنند با بررسی ارتباط بین متن آشکار و متن رمزنگاری شده، نحوه عملکرد فرایند رمزنگاری را درک نمایند.

آن‌ها تلاش می‌کنند الگوهای مکرر و قواعدی که برای تبدیل متن اصلی به رمزنگاری‌شده بکار رفته است را شناسایی کنند. با درک این الگوها، مهاجمان قادر خواهند بود کلید یا الگوریتم رمزنگاری را حدس بزنند و از آن برای رمزگشایی بقیه متن استفاده کنند.

الگوریتم

برای یافتن گنجینه‌ی رازهای رمزنگاری، مهاجم با شناسایی الگوها، کوشش می‌کند تا اجزای حیاتی‌ای مانند کلیدها، الگوریتم‌ها و سایر پارامترهای فرایند رمزگذاری را همچون گنجی پنهان‌شده بیابد.

با به‌دست‌آوردن این یافته‌های ارزشمند، مهاجم می‌تواند فرایند رمزنگاری را مجدداً و به‌صورت مستقل مهندسی معکوس کند و همانند کشف‌کننده‌ای که رمز و رازی را آشکار می‌سازد، به رازگشایی داده‌های رمزنگاری‌شده بپردازد.

کشف کلید الگوریتم

به محض کشف کلید مخفی یا الگوریتم رمزنگاری، راه برای گشودن همه قفل‌های مرموز باز می‌شود.

مهاجم می‌تواند با به‌کارگیری الگوریتم و کلیدهای به‌دست‌آمده، همانند یک شکارچی حرفه‌ای، به شکار رمزها بپردازد و تمامی اسراری را که با همان الگوریتم رمزنگاری شده‌اند، یکی پس از دیگری فاش سازد.

این اقدام می‌تواند منجر به برملاشدن اطلاعات محرمانه و برهم زدن امنیت سیستم رمزنگاری گردد؛ همچون یورشی ویرانگر برای دژی مستحکم.

مقایسه حمله متن آشکار با حمله متن اصلی منتخب

در مقایسه حملات متن آشکار و متن اصلی منتخب، تفاوت‌های ظریفی به چشم می‌خورد که شناخت آن‌ها به درک بهتر از استراتژی‌های دفاعی رمزنگاری کمک شایانی می‌کند.

در حمله متن آشکار، مهاجم بخش‌هایی از متن اولیه را می‌شناسد، در حالی‌که در حمله متن اصلی منتخب، مهاجم خود متن اولیه را انتخاب می‌کند.

حمله متن آشکار نیازمند دانش اندکی از متن اولیه و پیچیدگی کمتری است، در حالی‌که حمله متن اصلی منتخب پیچیده‌تر بوده و نیاز به دانش متن اولیه ندارد.

در تحلیل رمزنگاری کلاسیک، الگوها و نقاط ضعف متن رمزنگاری‌شده بررسی می‌شود، ولی در تحلیل فراوانی، الگوریتم رمزنگاری از روی فراوانی حروف شناسایی می‌گردد.

پس با در نظر گیری این تمایزات می‌توان راهکارهای دفاعی اثربخش‌تری علیه حملات اتخاذ نمود.

محافظت در برابر حمله Known-Plaintext

برای محافظت در برابر حمله متن آشکار Known-Plaintext، پیشنهاد می‌شود:

• از الگوریتم‌های رمزنگاری پیشرفته و استاندارد مانند AES استفاده شود که در برابر این حملات مقاوم هستند.
• مدیریت کلیدهای رمزنگاری با دقت و حساسیت بالا انجام شود تا افشا نگردند.
• برای هر مرحله از رمزنگاری از کلیدهای منحصربفرد استفاده شود تا ارتباطی بین مراحل برقرار نگردد.
• تکنیک‌هایی مانند انتخاب تصادفی IV یا نمک‌زنی به فرایند رمزنگاری افزوده شود تا الگوها از بین بروند.
• از رمزنگاری‌های غیرمتقارن هم استفاده گردد.

با رعایت این نکات می‌توان امنیت سیستم رمزنگاری را در برابر حملات متن آشکار افزایش داد.

برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز، لازم است مدیریت کلیدهای رمزنگاری با دقت و حساسیت بسیار بالایی صورت گیرد. استفاده از مخازن امن برای نگهداری کلیدها، تغییر مرتب آنها و به‌کارگیری تکنیک‌های قوی برای تولید کلید، از جمله اقدامات ضروری هستند. همچنین باید از رمزگذاری داده‌های قابل پیش‌بینی و گسسته پرهیز کرد و تمام پیام یا فایل موردنظر را به‌طور کامل رمزنگاری نمود تا امکان شناسایی الگوها توسط مهاجمان از بین برود.

علاوه بر این‌ها، استفاده از کلیدهای متفاوت برای هر مرحله از رمزنگاری، تأثیر حملات متن آشکار را کاهش می‌دهد. همچنین به‌روزرسانی مرتب سیستم‌ها، کتابخانه‌ها و نرم‌افزارهای رمزنگاری به منظور رفع آسیب‌پذیری‌های امنیتی، از دیگر اقدامات توصیه شده برای پیشگیری از دسترسی غیرمجاز است.

برای مقابله با حملات متن آشکار، می‌توان قبل از رمزگذاری، مقداری تصادفی به متن اضافه کرد. این کار باعث می‌شود هر بار رمزگذاری‌های صورت گرفته، حتی بر روی یک متن خام، منحصربفرد باشند و الگوی خاصی نداشته باشند.

همچنین پرهیز از الگوریتم‌های رمزنگاری آسیب‌پذیر و انتخاب الگوریتم مناسب بر اساس نوع کاربرد و با در نظر گیری جدیدترین استانداردهای امنیتی، می‌تواند در برابر حملات متن آشکار مفید باشد.

بنابراین استفاده از مقادیر تصادفی، پرهیز از الگوریتم‌های ضعیف و انتخاب دقیق الگوریتم، راهکارهایی برای مقابله با این حملات هستند.

جمع بندی

در این مطلب، حمله متن آشکار و نحوه عملکرد آن تشریح شد. حمله متن آشکار یا KPA یک نوع حمله کریپتوگرافی است که طی آن مهاجم از کدها و الگوهای شناخته شده‌ای که در اختیار دارد، برای شکست و بازگشایی رمزنگاری و کدگشایی داده‌ها استفاده می‌کند.

با تجزیه و تحلیل الگوهای متن رمزنگاری شده و تطبیق آن با بخش‌هایی که از متن اصلی آگاه است، مهاجم می‌تواند به الگوریتم رمزنگاری دست پیدا کرده و کنترل فرایند را به دست بگیرد. راهکارهایی همچون استفاده از الگوریتم‌های قوی‌تر، مدیریت بهتر کلیدها و افزودن تصادفی‌سازی به فرایند رمزنگاری می‌تواند در برابر این حملات مفید باشد. لطفاً نظرات و پرسش‌های خود را در این زمینه با ما در میان بگذارید.