هجوم الانزلاق

📅 آخر تحديث: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 14 صور
الموسوعة الحرة

هجوم الانزلاق هو شكل من أشكال تحليل الشفرات مصمم لمواجهة الفكرة السائدة بأن حتى الشفرات الضعيفة يمكن أن تصبح قوية جدًا بزيادة عدد الجولات ، مما قد يصد هجومًا تفاضليًا . يعمل هجوم الانزلاق بطريقة تجعل عدد الجولات في الشفرة غير ذي صلة. فبدلاً من النظر إلى جوانب عشوائية البيانات في شفرة الكتلة، يعمل هجوم الانزلاق من خلال تحليل جدول المفاتيح واستغلال نقاط الضعف فيه لكسر الشفرة. وأكثر هذه النقاط شيوعًا هو تكرار المفاتيح بشكل دوري.

وصف ديفيد واغنر وأليكس بيريوكوف هذا الهجوم لأول مرة . واقترح بروس شناير مصطلح " هجوم الانزلاق" عليهما، واستخدماه في ورقتهما البحثية التي نُشرت عام 1999 والتي تصف الهجوم.

الشرط الوحيد لنجاح هجوم الانزلاق على شفرة ما هو إمكانية تقسيمها إلى جولات متعددة من دالة F متطابقة . وهذا يعني على الأرجح أنها تعتمد على جدول مفاتيح دوري. يجب أن تكون دالة F عرضة لهجوم النص الصريح المعروف . يرتبط هجوم الانزلاق ارتباطًا وثيقًا بهجوم المفتاح المرتبط .

تعود فكرة هجوم الانزلاق إلى ورقة بحثية نشرتها إدنا غروسمان وبراينت تاكرمان في تقرير فني لشركة IBM عام 1977. [ 1 ] وقد برهن غروسمان وتاكرمان على إمكانية تنفيذ الهجوم على خوارزمية تشفير ضعيفة تُسمى " ختم البيانات الجديد " (NDS). اعتمد الهجوم على حقيقة أن الخوارزمية تحتوي على مفاتيح فرعية متطابقة في كل جولة، مما يعني أن الخوارزمية تتبع جدول مفاتيح دوريًا بدورة مفتاح واحد فقط، وهو ما يجعلها نسخة مبكرة من هجوم الانزلاق. يُمكن الاطلاع على ملخص التقرير، بما في ذلك وصف لخوارزمية تشفير NDS والهجوم، في كتاب " أنظمة التشفير" (بيكر وبايبر، 1982).

الهجوم الفعلي

أولاً، لنقدم بعض الرموز. في هذا القسم، نفترض أن التشفير يأخذ n كتلة بتية وله جدول مفاتيح باستخدامك1⋯كم{\displaystyle K_{1}\cdots K_{m}}كمفاتيح من أي طول.

تعتمد هجمة الانزلاق على تقسيم الشفرة إلى دوال تبديل متطابقة، F. قد تتكون دالة F هذه من أكثر من جولة واحدة من الشفرة؛ ويتم تحديدها بواسطة جدول المفاتيح. على سبيل المثال، إذا كانت الشفرة تستخدم جدول مفاتيح متناوب حيث تنتقل بينك1{\displaystyle K_{1}}وك2{\displaystyle K_{2}}في كل جولة، ستتألف الدالة F من جولتين. كل منكأنا{\displaystyle K_{i}}سيظهر مرة واحدة على الأقل في F.

الخطوة التالية هي جمع2ن/2{\displaystyle 2^{n/2}}أزواج النص الأصلي والنص المشفر. اعتمادًا على خصائص التشفير، قد يكفي عدد أقل، ولكن وفقًا لمسألة عيد الميلاد، لا يزيد عن2ن/2{\displaystyle 2^{n/2}}ينبغي أن تكون هناك حاجة إليها. هذه الأزواج، التي يُشار إليها بـ(P،ج){\displaystyle (P,C)}ثم تُستخدم هذه البيانات لإيجاد زوج منزلق يُرمز إليه بـ(P0،ج0)(P1،ج1){\displaystyle (P_{0},C_{0})(P_{1},C_{1})}يتميز الزوج المنزلق بالخاصية التالية:P0=F(P1){\displaystyle P_{0}=F(P_{1})}وذلكج0=F(ج1){\displaystyle C_{0}=F(C_{1})}بمجرد تحديد الزوج المنزلق، يتم كسر التشفير نظرًا لثغرة هجمات النص الصريح المعروف. ويمكن استخراج المفتاح بسهولة من هذا الزوج. يُمكن اعتبار الزوج المنزلق بمثابة ما يحدث للرسالة بعد تطبيق الدالة F مرة واحدة . يتم "انزلاقه" خلال جولة تشفير واحدة، ومن هنا جاء اسم الهجوم.

تختلف عملية إيجاد زوج مشفر متداخل نوعًا ما لكل شيفرة، لكنها تتبع نفس المخطط الأساسي. يُستغلّ سهولة استخراج المفتاح من تكرار واحد فقط للخوارزمية F. اختر أي زوج من أزواج النص الأصلي والنص المشفر.(P0،ج0)(P1،ج1){\displaystyle (P_{0},C_{0})(P_{1},C_{1})}وتحقق من المفاتيح المقابلة لـP0=F(P1){\displaystyle P_{0}=F(P_{1})}وج0=F(ج1){\displaystyle C_{0}=F(C_{1})}إذا تطابقت هذه المفاتيح، فهذا زوج منزلق؛ وإلا فانتقل إلى الزوج التالي.

مع2ن/2{\displaystyle 2^{n/2}}من المتوقع وجود زوج واحد من النص الأصلي والنص المشفر، بالإضافة إلى عدد قليل من النتائج الإيجابية الخاطئة اعتمادًا على بنية التشفير. يمكن التخلص من النتائج الإيجابية الخاطئة باستخدام المفاتيح على زوج مختلف من الرسالة والنص المشفر للتحقق من صحة التشفير. احتمال أن يقوم المفتاح الخاطئ بتشفير رسالتين أو أكثر بشكل صحيح منخفض جدًا بالنسبة لتشفير جيد.

أحيانًا، يقلل هيكل التشفير بشكل كبير من عدد أزواج النص الأصلي والنص المشفر المطلوبة، وبالتالي يقلل أيضًا من حجم العمل. وأوضح مثال على ذلك هو تشفير فيستل الذي يستخدم جدول مفاتيح دوري. ويُذكر سبب ذلك في...P=(ل0،R0){\displaystyle P=(L_{0},R_{0})}البحث عنP0=(R0،ل0⊕F(R0،ك)){\displaystyle P_{0}=(R_{0},L_{0}\oplus F(R_{0},K))}يؤدي هذا إلى تقليل عدد الرسائل المزدوجة المحتملة من2ن{\displaystyle 2^{n}} وصولا إلى2ن/2{\displaystyle 2^{n/2}}(بما أن نصف الرسالة ثابت) وبالتالي على الأكثر2ن/4{\displaystyle 2^{n/4}}يلزم وجود أزواج من النص العادي والنص المشفر من أجل العثور على زوج منزلق.

مراجع

  1. ↑ إي كي غروسمان؛ بي تاكرمان (1977). تحليل شيفرة شبيهة بفيستل تم إضعافها لعدم وجود مفتاح دوار (تقرير فني). مركز أبحاث توماس جيه واتسون التابع لشركة آي بي إم. RC 6375.