نموذج الهجوم

في تحليل الشفرات ، تُصنّف نماذج الهجوم أو أنواعه ^{[ 1 ]} الهجمات التشفيرية ، وتحدد نوع الوصول الذي يتمتع به محلل الشفرات إلى النظام المستهدف عند محاولة "فك تشفير" رسالة مشفرة (تُعرف أيضًا بالنص المشفر ) أنشأها النظام. وكلما زاد وصول محلل الشفرات إلى النظام، زادت المعلومات المفيدة التي يمكنه الحصول عليها لفك التشفير.

في علم التشفير ، يستخدم المرسل خوارزمية تشفير لتحويل نص أصلي سري إلى نص مشفر ، يُرسل عبر قناة اتصال غير آمنة إلى المتلقي. يستخدم المتلقي خوارزمية تشفير عكسية لفك تشفير النص المشفر واستعادة النص الأصلي. يتطلب تطبيق خوارزمية التشفير العكسية معرفة سرية، عادةً ما تكون رقمًا أو سلسلة نصية قصيرة تُسمى المفتاح . في الهجوم التشفيري ، يقوم محلل تشفير خارجي بتحليل النص المشفر لمحاولة "كسر" التشفير، وقراءة النص الأصلي، والحصول على المفتاح لقراءة الرسائل المشفرة لاحقًا. يُفترض عادةً أن خوارزميات التشفير وفك التشفير متاحة للعموم، كما هو الحال في الخوارزميات الحديثة المنشورة علنًا. يُعرف هذا الافتراض بمبدأ كيركوفس .

بعض نماذج الهجوم الشائعة هي:

• هجوم النص المشفر فقط (COA) - في هذا النوع من الهجمات، يُفترض أن محلل الشفرات لا يملك سوى النص المشفر، ولا يملك أي معلومات عن النص الأصلي. يُعد هذا النوع من الهجمات الأكثر شيوعًا في تحليل الشفرات الواقعي، ولكنه الأضعف نظرًا لنقص المعلومات لدى محلل الشفرات. تتطلب أنظمة التشفير الحديثة مقاومة عالية لهذا النوع من الهجمات. في الواقع، يتطلب تحليل الشفرات الناجح في نموذج COA عادةً أن يمتلك محلل الشفرات بعض المعلومات عن النص الأصلي، مثل طريقة توزيعه، واللغة المستخدمة في كتابته، وبيانات البروتوكول القياسية أو الإطار الذي يُعد جزءًا منه، وما إلى ذلك. ^{[ 2 ]}
  • هجوم القوة الغاشمة أو البحث الشامل عن المفتاح - في هذا الهجوم، تُجرَّب جميع المفاتيح الممكنة حتى يتم العثور على المفتاح الصحيح. جميع أنواع التشفير، باستثناء الطرق الآمنة نظريًا من الناحية المعلوماتية والتي لا يمكن اختراقها، مثل طريقة المفتاح لمرة واحدة ، معرضة لهذا الأسلوب. ولأن صعوبة هذا الهجوم لا تعتمد على نوع التشفير نفسه، بل على طول المفتاح فقط، فإنه لا يُعتبر تحليلًا حقيقيًا للتشفير. إذا كان طول المفتاح N بت، فهناك 2^ ^N مفتاحًا ممكنًا للتجربة، وبالتالي يمكن لهجوم القوة الغاشمة استعادة التشفير في أسوأ الحالات في وقت يتناسب مع 2^ ^N ، وبمتوسط ​​وقت قدره 2 ^{^N-1} . غالبًا ما يُستخدم هذا كمعيار للمقارنة مع الهجمات الأخرى. يمكن تطبيق هجوم القوة الغاشمة في حالات النص المشفر فقط، ولكن يجب أن يمتلك محلل التشفير معلومات كافية عن النص الأصلي (على الأقل N بت) لتمكينه من تحديد المفتاح الصحيح بعد تجربته.
• هجوم النص الصريح المعروف (KPA) - في هذا النوع من الهجمات، يُفترض أن محلل الشفرات لديه إمكانية الوصول إلى عدد محدود على الأقل من أزواج النص الصريح والنص المشفر المقابل له. ومن الأمثلة المثيرة للاهتمام ما يعود إلى الحرب العالمية الثانية ، حيث استخدم الحلفاء نصوصًا صريحة معروفة في تحليلهم الناجح لشفرة آلة إنجما . تُسمى عينات النص الصريح " النصوص المرجعية "؛ وقد نشأ هذا المصطلح في بليتشلي بارك ، وهي عملية فك التشفيرالبريطانية خلال الحرب العالمية الثانية . ^{[ 3 ] [ 4 ]} في وقت مبكر جدًا، كانت النصوص المرجعية تُنتج من نصوص صريحة مسروقة ونصوص مشفرة تم اعتراضها، ولذلك تُصنف ضمن هجمات النص الصريح المعروف. ومع ذلك، مع ازدياد المعرفة والخبرة، أصبح توليد النصوص الصريحة المعروفة يتم في الغالب من خلال سلسلة من التخمينات الذكية المبنية على الخبرة المكتسبة والمنطق، وليس من خلال قناة توفر وصولًا مباشرًا إلى هذه النصوص الصريحة. من الناحية الفنية، تُصنف هذه الهجمات الأخيرة على أنها هجمات تعتمد على النص المشفر فقط، وهي أصعب في التنفيذ.
• هجوم النص الصريح المُختار (CPA) - في هذا الهجوم، يستطيع محلل التشفير اختيار عدد من النصوص الصريحة المراد تشفيرها، والوصول إلى النص المشفر الناتج. يُمكّن هذا المحلل من استكشاف أي جزء من فضاء حالة النص الصريح حسب رغبته، وقد يسمح له باستغلال الثغرات الأمنية والسلوك غير العشوائي الذي يظهر فقط مع نصوص صريحة مُحددة. في أنظمة التشفير بالمفتاح العام الشائعة الاستخدام ، يُوزع المفتاح المستخدم لتشفير النص الصريح علنًا، ويمكن لأي شخص استخدامه، مما يسمح لمحلل التشفير بإنشاء نص مشفر لأي نص صريح يريده. لذا، يجب أن تكون خوارزميات المفتاح العام مقاومة لجميع هجمات النص الصريح المُختار.
  • هجوم النص الصريح المُختار التكيفي (CPA2) - في هذا الهجوم، يستطيع المحلل اختيار سلسلة من النصوص الصريحة المراد تشفيرها، والوصول إلى النصوص المُشفرة. في كل خطوة، تتاح له فرصة تحليل النتائج السابقة قبل اختيار النص الصريح التالي. وهذا يُمكّنه من الحصول على معلومات أكثر عند اختيار النصوص الصريحة مقارنةً بما لو كان مُلزماً باختيار جميع النصوص الصريحة مُسبقاً كما هو الحال في هجوم النص الصريح المُختار.
• هجوم النص المشفر المختار (CCA) - في هذا الهجوم، يستطيع المحلل اختيار نص مشفر عشوائي والوصول إلى النص الأصلي الذي تم فك تشفيره منه. في حالة واقعية، يتطلب ذلك من المحلل الوصول إلى قناة الاتصال وطرف المتلقي.
  • هجوم وقت الغداء أو هجوم منتصف الليل - في هذا النوع من الهجمات، يُفترض أن محلل الشفرات لا يمكنه الوصول إلى النظام إلا لفترة محدودة أو لعدد محدود من أزواج النص الأصلي والنص المشفر، وبعد ذلك يجب عليه إظهار تقدم. يُستمد الاسم من ثغرة أمنية شائعة تتمثل في قيام الموظف بتسجيل الدخول إلى حاسوبه المشفر ثم تركه دون رقابة أثناء ذهابه لتناول الغداء، مما يتيح للمهاجم الوصول إلى النظام لفترة محدودة.
  • هجوم النص المشفر المختار التكيفي (CCA2) - في هذا الهجوم، يمكن للمحلل اختيار سلسلة من النصوص المشفرة ورؤية النصوص الأصلية الناتجة، مع إمكانية تحليل أزواج النص المشفر والنص الأصلي السابقة في كل خطوة قبل اختيار النص المشفر التالي.
• هجمات نموذج المفتاح المفتوح - حيث يمتلك المهاجم بعض المعرفة حول مفتاح التشفير الذي يتم مهاجمته. ^{[ 5 ]}
  • هجوم المفتاح المرتبط - في هذا الهجوم، يتمكن محلل التشفير من الوصول إلى نص مشفر من نفس النص الأصلي باستخدام مفاتيح أخرى (غير معروفة) مرتبطة بالمفتاح المستهدف بطريقة رياضية محددة. على سبيل المثال، قد يعلم المحلل أن آخر N بت من المفاتيح متطابقة. هذا الأمر مهم لأن بروتوكولات التشفير الحديثة تُولّد المفاتيح تلقائيًا، مما يُتيح إمكانية وجود علاقات بينها. وقد وُجد أن بروتوكول الخصوصية المكافئ للشبكات السلكية (WEP)، الذي كان يُستخدم لحماية أجهزة الإنترنت اللاسلكي (واي فاي )، عُرضة لهجوم المفتاح المرتبط بسبب ثغرة في خوارزمية RC4 .
  • هجوم التمييز باستخدام المفتاح المعروف وهجوم التمييز باستخدام المفتاح المختار ، حيث يستطيع المهاجم التمييز بين النص المشفر والنص العشوائي بالإضافة إلى معرفته أو قدرته على اختيار المفتاح. ^{[ 5 ]}
• هجوم القناة الجانبية - لا يُعد هذا هجومًا تحليليًا للشفرات بالمعنى الدقيق للكلمة، ولا يعتمد على قوة الشفرة. بل يشير إلى استخدام بيانات أخرى متعلقة بعملية التشفير أو فك التشفير للحصول على معلومات حول الرسالة، مثل الضوضاء الإلكترونية الصادرة عن أجهزة التشفير، أو الصوت الناتج عن ضغطات المفاتيح أثناء كتابة النص الأصلي، أو قياس الوقت الذي تستغرقه العمليات الحسابية المختلفة.
• هجوم الخادمة الخبيثة - هذا ليس هجومًا تحليليًا للشفرات. يشير إلى قيام شخص غير مصرح له، كخادمة مثلاً، بالوصول المادي إلى جهاز التشفير، وتعديله للكشف عن النص الأصلي أو المفتاح عند استخدامه. مثال على ذلك: خادمة لديها صلاحية الوصول إلى حاسوب صاحب العمل، تقوم بتوصيل ذاكرة فلاش به تحتوي على برمجيات خبيثة، تقوم بتثبيت برنامج لتسجيل ضغطات المفاتيح، والذي يرسل هذه الضغطات إلى عميل معادٍ.

تُستخدم نماذج هجوم مختلفة لعناصر التشفير الأساسية الأخرى، أو بشكل أعم لجميع أنواع أنظمة الأمان. ومن أمثلة نماذج الهجوم هذه:

• هجوم الرسائل المختارة التكيفي للتوقيعات الرقمية .

• نيلز فيرغسون؛ بروس شناير (2003). "مقدمة في علم التشفير: الهجمات". في كارول أ. لونغ (محررة). التشفير العملي (  طبعة غلاف مقوى). دار نشر وايلي. الصفحات 30-32 . ISBN  0-471-22894-X.
• سوزان هانش؛ جون بيرتي؛ كريس هير (2004). "6 - التشفير: تحليل الشفرات والهجمات" . الدليل الرسمي لامتحان CISSP (  طبعة غلاف مقوى). منشورات أورباخ. الصفحات 389-393 . ISBN  0-8493-1707-X.
• ستينسون، دوغلاس ر. (19 يوليو 2004). "جدل حول مفاهيم الأمن التشفيري" . مركز أبحاث التشفير التطبيقية بجامعة واترلو . مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2011.