Відмінності між версіями «Виступ на семінарі:Олійник Ігор Богданович:Шифр Вернама»
 
(Не показано 20 проміжних версій цього користувача)
Рядок 2: Рядок 2:
 
== Опис ==
 
== Опис ==
 
      Для відтворення шифртексту відкритий текст об'єднується операцією «виключне АБО» з ключем(названим одноразовим блокнотом або шифроблокнотом). При цьому ключ повинен володіти трьома критично важливими властивостями:
 
      Для відтворення шифртексту відкритий текст об'єднується операцією «виключне АБО» з ключем(названим одноразовим блокнотом або шифроблокнотом). При цьому ключ повинен володіти трьома критично важливими властивостями:
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1.Бути справді випадковим;  
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1. Бути справді випадковим;  
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2.Збігатися з розміром з заданим відкритим текстом;<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3.Застосовуватися тільки один раз. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Шифр названий на честь телеграфіста AT&T Гільберта Вернама, що в 1917 році побудував телеграфний апарат, який виконував цю операцію автоматично - треба було тільки подати на нього стрічку з ключем. Не будучи шифрувальником, тим не менше, Вернам вірно помітив важливу властивість свого шифру - кожна стрічка повинна використовуватися тільки один раз і після цього знищуватися. Це було важко застосувати на практиці - тому апарат був перероблений на кілька зациклених стрічок з взаємно простими періодами.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2. Збігатися з розміром з заданим відкритим текстом;<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3. Застосовуватися тільки один раз.<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Шифр названий на честь телеграфіста AT&T Гільберта Вернама, що в 1917 році побудував телеграфний апарат, який виконував цю операцію автоматично - треба було тільки подати на нього стрічку з ключем. Не будучи шифрувальником, тим не менше, Вернам вірно помітив важливу властивість свого шифру - кожна стрічка повинна використовуватися тільки один раз і після цього знищуватися. Це було важко застосувати на практиці - тому апарат був перероблений на кілька зациклених стрічок з взаємно простими періодами.
−
 
 
  
  
 
== Властивості ==
 
== Властивості ==
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;В 1949 році Клод Шеннон опублікував роботу, в якій довів абсолютну стійкість шифру Вернама. Інших шифрів з цією властивістю не існує. Це по суті означає, що шифр Вернама є найбезпечнішою криптосистемою з усіх можливих. При цьому умови, яким повинен задовольняти ключ, настільки сильні, що практичне використання шифру Вернама є важко здійсненним. Тому він використовується тільки для передачі повідомлень найвищої секретності.
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;В 1949 році Клод Шеннон опублікував роботу, в якій довів абсолютну стійкість шифру Вернама. Інших шифрів з цією властивістю не існує. Це по суті означає, що шифр Вернама є найбезпечнішою криптосистемою з усіх можливих. При цьому умови, яким повинен задовольняти ключ, настільки сильні, що практичне використання шифру Вернама є важко здійсненним. Тому він використовується тільки для передачі повідомлень найвищої секретності.
 +
  
 
==  Розвиток ==
 
==  Розвиток ==
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;На початку 20 ст. для передачі повідомлень все ширше і ширше використовувалися телетайпи. Тому потрібні були методи, що дозволяють шифрувати текст не до того, як він потрапляє до телеграфіста, а безпосередньо в момент передачі, і, відповідно, розшифровувати в момент прийому. Дуже хотілося доручити цю справу машині. Як виявилося, коливання струму в лінії передачі можна легко записати за допомогою осцилографа і потім перетворити у літери переданого повідомлення. Змінивши з'єднання проводів телетайпа, телеграфісти отримували повідомлення, зашифроване методом одноалфавітной заміни. Всі розуміли, що такий захист надто слабкий, але, не зумівши вигадати нічого іншого, користувалися ним до тих самих пір, поки Вернам не запропонував використовувати для кодування повідомлень особливості телетайпного коду, в якому знак, що кодується виражається у вигляді п'яти елементів. Кожен з цих елементів символізує наявність («плюс») або відсутність («мінус») електричного струму в лінії зв'язку. Наприклад, літера «А» відповідає комбінація «+ - - - -». Підготовлене до відправки повідомлення набивається на перфострічці: отвору відповідає «плюс» коду, його відсутність - «мінус». В процесі передачі металеві щупи телетайпа проходять через отвори, замикаючись у ланцюг, і посилають імпульси струму («+»). Там, де отворів немає і папір не дозволяє щупам замкнути ланцюг, імпульс не передається («-»).
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;На початку 20 ст. для передачі повідомлень все ширше і ширше використовувалися телетайпи. Тому потрібні були методи, що дозволяють шифрувати текст не до того, як він потрапляє до телеграфіста, а безпосередньо в момент передачі, і, відповідно, розшифровувати в момент прийому. Дуже хотілося доручити цю справу машині. Як виявилося, коливання струму в лінії передачі можна легко записати за допомогою осцилографа і потім перетворити у літери переданого повідомлення. Змінивши з'єднання проводів телетайпа, телеграфісти отримували повідомлення, зашифроване методом одноалфавітной заміни. Всі розуміли, що такий захист надто слабкий, але, не зумівши вигадати нічого іншого, користувалися ним до тих самих пір, поки Вернам не запропонував використовувати для кодування повідомлень особливості телетайпного коду, в якому знак, що кодується виражається у вигляді п'яти елементів. Кожен з цих елементів символізує наявність («плюс») або відсутність («мінус») електричного струму в лінії зв'язку. Наприклад, літера «А» відповідає комбінація «+ - - - -». Підготовлене до відправки повідомлення набивається на перфострічці: отвору відповідає «плюс» коду, його відсутність - «мінус». В процесі передачі металеві щупи телетайпа проходять через отвори, замикаючись у ланцюг, і посилають імпульси струму («+»). Там, де отворів немає і папір не дозволяє щупам замкнути ланцюг, імпульс не передається («-»).
 +
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Для шифрування Вернам запропонував заздалегідь готувати «гаму» - перфострічку з випадковими знаками - і потім електромеханічно складати її імпульси з імпульсами знаків відкритого тексту. Отримана сума представляла собою шифртекст. На приймальному кінці імпульси, отримані по каналу зв'язку, складалися з імпульсами тієї ж самої «гами», в результаті чого відновлювалися вихідні імпульси повідомлення. А якщо повідомлення перехоплювати, то без «гами» розшифрувати його було неможливо, противник бачив тільки нічого не значущу послідовність «плюсів» і «мінусів».
 +
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Подальше вдосконалення методу, запропонованого Вернамом, належить майбутньому начальнику зв'язку військ США Джозеф Моборну, що об'єднав хаотичність «гами», на яку спирався Вернам у своїй системі «автоматичного шифрування», з використовуваним у той час у військах правилом «одноразового шифрблокнота». Ідея Моборна полягала в тому, що кожна випадкова «гама» повинна використовуватися один, і тільки один раз. При цьому для шифрування кожного знака всіх текстів, які вже передані або будуть передані в найближчому майбутньому, повинен застосовуватися абсолютно новий і такий, що не піддається передбаченню знак «гами».
  
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Для шифрування Вернам запропонував заздалегідь готувати «гаму» - перфострічку з випадковими знаками - і потім електромеханічно складати її імпульси з імпульсами знаків відкритого тексту. Отримана сума представляла собою шифртекст. На приймальному кінці імпульси, отримані по каналу зв'язку, складалися з імпульсами тієї ж самої «гами», в результаті чого відновлювалися вихідні імпульси повідомлення. А якщо повідомлення перехоплювати, то без «гами» розшифрувати його було неможливо, противник бачив тільки нічого не значущу послідовність «плюсів» і «мінусів».                                                                                                                                               
 
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Подальше вдосконалення методу, запропонованого Вернамом, належить майбутньому начальнику зв'язку військ США Джозеф Моборну, що об'єднав хаотичність «гами», на яку спирався Вернам у своїй системі «автоматичного шифрування», з використовуваним у той час у військах правилом «одноразового шифрблокнота». Ідея Моборна полягала в тому, що кожна випадкова «гама» повинна використовуватися один, і тільки один раз. При цьому для шифрування кожного знака всіх текстів, які вже передані або будуть передані в найближчому майбутньому, повинен застосовуватися абсолютно новий і такий, що не піддається передбаченню знак «гами».
 
  
 
== Область застосування ==
 
== Область застосування ==
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;На практиці можна один раз фізично передати носій інформації з довгим дійсно випадковим ключем, а потім по мірі необхідності пересилати повідомлення. На цьому заснована ідея шифроблокнотів: шифрувальник при особистій зустрічі забезпечується блокнотом, кожна сторінка якого містить ключ. Такий же блокнот є і у приймаючої сторони. Використані сторінки знищуються.
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;На практиці можна один раз фізично передати носій інформації з довгим дійсно випадковим ключем, а потім по мірі необхідності пересилати повідомлення. На цьому заснована ідея шифроблокнотів: шифрувальник при особистій зустрічі забезпечується блокнотом, кожна сторінка якого містить ключ. Такий же блокнот є і у приймаючої сторони. Використані сторінки знищуються.
−
Крім того, якщо є два незалежних канали, в кожному з яких ймовірність перехоплення низька, але відрізняється від нуля, шифр Вернама також можна застосувати: по одному каналу можна передати зашифроване повідомлення, по другому - ключ. Для того, щоб розшифрувати повідомлення, перехоплювач повинен прослуховувати обидва канали.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Крім того, якщо є два незалежних канали, в кожному з яких ймовірність перехоплення низька, але відрізняється від нуля, шифр Вернама також можна застосувати: по одному каналу можна передати зашифроване повідомлення, по другому - ключ. Для того, щоб розшифрувати повідомлення, перехоплювач повинен прослуховувати обидва канали.
−
Шифр Вернама може застосовуватися, якщо є односторонній захищений канал: ключ передається в одну сторону під захистом каналу, повідомлення в іншу сторону повідомлення захищаються ключем.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Шифр Вернама може застосовуватися, якщо є односторонній захищений канал: ключ передається в одну сторону під захистом каналу, повідомлення в іншу сторону повідомлення захищаються ключем.
 
Не є шифром Вернама, але близька до нього схема одноразових кодів: наприклад, кодове слово «Альфа» означає «Повертаюсь».
 
Не є шифром Вернама, але близька до нього схема одноразових кодів: наприклад, кодове слово «Альфа» означає «Повертаюсь».
  
Рядок 25: Рядок 25:
 
== Технічне застосування ==
 
== Технічне застосування ==
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;У період між двома світовими війнами в більшості країн з'являються електромеханічні шифратори. Вони були двох типів. Перший - пристрій, що складається з комутаційних дисків та механізму зміни їх кутових положень. За обома сторонами комутаційного диска розміщені контакти, відповідні алфавіту відкритого та шифрованого тексту. Контакти ці з'єднуються між собою відповідно до деякого правила підстановки, що зветься комутацією диска. Ця комутація визначає заміну літер в початковому кутовому положенні. При зміні кутового положення диска змінюється і правило підстановки. Таким чином, ключ шифрування містить кілька невідомих: схему з'єднання контактів і початкове кутове положення. Якщо після шифрування кожної літери міняти кутове положення диска - отримаємо многоалфавітное шифрування. Ще більш складний пристрій отримаємо, з'єднавши послідовно кілька дисків, кутові положення яких змінюються з різною швидкістю.
 
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;У період між двома світовими війнами в більшості країн з'являються електромеханічні шифратори. Вони були двох типів. Перший - пристрій, що складається з комутаційних дисків та механізму зміни їх кутових положень. За обома сторонами комутаційного диска розміщені контакти, відповідні алфавіту відкритого та шифрованого тексту. Контакти ці з'єднуються між собою відповідно до деякого правила підстановки, що зветься комутацією диска. Ця комутація визначає заміну літер в початковому кутовому положенні. При зміні кутового положення диска змінюється і правило підстановки. Таким чином, ключ шифрування містить кілька невідомих: схему з'єднання контактів і початкове кутове положення. Якщо після шифрування кожної літери міняти кутове положення диска - отримаємо многоалфавітное шифрування. Ще більш складний пристрій отримаємо, з'єднавши послідовно кілька дисків, кутові положення яких змінюються з різною швидкістю.
−
Широко відома шифрмашина «Енігма», якою були оснащені німецькі війська часів Другої світової війни, є типовим прикладом пристрою на комутаційних дисках. Конструктивно «Енігма» походила на звичайну друкарську машинку, тільки натискання клавіші призводило не до удару молоточка по папері, а створювало електричний імпульс, що надходив у схему криптоперетворення. Американська шифрмашина М-209 - типовий приклад другого типу шифратора, - шифратора на цівочних дисках.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Широко відома шифрмашина «Енігма», якою були оснащені німецькі війська часів Другої світової війни, є типовим прикладом пристрою на комутаційних дисках. Конструктивно «Енігма» походила на звичайну друкарську машинку, тільки натискання клавіші призводило не до удару молоточка по папері, а створювало електричний імпульс, що надходив у схему криптоперетворення. Американська шифрмашина М-209 - типовий приклад другого типу шифратора, - шифратора на цівочних дисках.
−
Цікаво, що Радянський Союз виробляв шифрмашини обох названих типів.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Цікаво, що Радянський Союз виробляв шифрмашини обох названих типів.
−
Таким чином, перед Другою світовою війною всі провідні країни мали на озброєнні електромеханічні шифрсистеми, що володіють високою швидкістю обробки інформації і високою стійкістю. Вважалося, що застосовувані системи неможливо розшифрувати і криптоаналізу більше робити абсолютно нічого. Як часто буває, ця думка була згодом спростована, і дешифровщики були безпосередніми учасниками бойових дій.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Таким чином, перед Другою світовою війною всі провідні країни мали на озброєнні електромеханічні шифрсистеми, що володіють високою швидкістю обробки інформації і високою стійкістю. Вважалося, що застосовувані системи неможливо розшифрувати і криптоаналізу більше робити абсолютно нічого. Як часто буває, ця думка була згодом спростована, і дешифровщики були безпосередніми учасниками бойових дій.
 +
 
 +
 
 +
== Переваги ==
 +
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Завдяки накладеним обмеженням на ключ, в 1949 році Клод Шенон довів, що шифр Вернама є абсолютно криптостійким.
  
  
 
== Недоліки ==
 
== Недоліки ==
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Щоб не попасти в безвихідь під час обвалення DDoS-штурму на системи, необхідно ретельно підготувати їх до такої ситуації:
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1. Для роботи шифру Вернама необхідна дійсно випадкова послідовність нулів та одиниць (ключ). За визначенням, послідовність, отримана з використанням будь-якого алгоритму, є не зовсім випадковою, а псевдовипадковою. Тобто, потрібно отримати випадкову послідовність неалгорітмічно (наприклад, використовуючи радіоактивний розпад ядер, створений електронним генератором білий шум або інші досить випадкові події). Щоб зробити розподіл гранично близьким до рівномірного, випадкову послідовність зазвичай проганяються через хеш-функцію на кшталт MD5.
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1. Всі сервера, що мають прямий доступ в зовнішню мережу, мають бути підготовлені до простої і швидкої віддаленої. Великим плюсом буде наявність другого, адміністративного, мережевого інтерфейсу, через який можна дістати доступ до сервера в разі затурканості основного каналу.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2. Проблемою є таємна передача послідовності та збереження її в таємниці. Якщо існує надійно захищений від перехоплення канал передачі повідомлень, шифри взагалі не потрібні: секретні повідомлення можна передавати з цього каналу. Якщо ж передавати ключ системи Вернама за допомогою іншого шифру (наприклад, DES), то отриманий шифр буде захищеним рівно настільки, наскільки захищений DES. При цьому, оскільки довжина ключа така ж, як і довжина повідомлення, передати його не простіше, ніж повідомлення. Шифроблокнот на фізичному носії можна вкрасти або скопіювати.
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2. ПЗ, використовуване на сервері, завжди повинно знаходитися в актуальному стані. Всі дірки - пропатчені, оновлення встановлені. Це захистить тебе від DoS-атак, експлуатуючих баги в сервісах.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3. Можливі проблеми з надійним знищенням використаної сторінки. Цьому схильні як паперові сторінки блокнота, так і сучасні електронні реалізації з використанням компакт-дисків або флеш-пам'яті.
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3. Всі слухаючі мережеві сервіси, призначені для адміністративного використання, мають бути заховані брандмаузером від всіх, хто не повинен мати до них доступу. Тоді той, що атакує не зможе використовувати їх для проведення DoS-атаки або брутфорса.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4. Якщо третя сторона якимось чином дізнається повідомлення, вона легко відновить ключ і зможе підмінити повідомлення на інше такої ж довжини.
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;4. На підходах до сервера (найближчому маршрутизаторі) має бути встановлена система аналізу трафіку (Netflow в допомогу), яка дозволить своєчасно дізнатися про атаку, що починається, і вчасно прийняти заходи по її запобіганню.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;5. Шифр Вернама чутливий до будь-якого порушення процедури шифрування. Наприклад, контррозвідка США часто розшифровувала радянські та німецькі послання із-за неточностей генератора випадкових чисел (програмний генератор псевдовипадкових чисел у німців і друкарка, що б'є по клавішах, в СРСР). Бували випадки, коли одна і та ж сторінка блокнота застосовувалася двічі - США також розшифровувати такі послання.
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Додай в /etc/sysctl.conf наступні рядки:
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Тим не менш, схема шифроблокнотів досить надійна при ручній шифровці. Перераховані вище недоліки можна усунути, якщо застосувати квантову криптографію, зокрема, протокол BB84 для генерації та передачі одноразових блокнотів. У разі використання квантової криптографії шифр Вернама також буде досить надійним.
−
<br>''&#035; vi /etc/sysctl.conf''
 
−
<br>''&#035; Захист від спуфінга''
 
−
<br>''net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1''
 
−
<br>''&#035; Перевіряти TCP-з’єднання кожну хвилину. Якщо на іншій стороні - легальна машина, вона зразу відповість. Значення по замовчуванні - 2 години.
 
−
<br>net.ipv4.tcp_keepalive_time = 60
 
−
<br>&#035; Повторити попитку через десять секунд
 
−
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 10
 
−
<br>&#035; Кількість повірок перед закриттям з’єднання
 
−
<br>net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 5''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Слід зазначити, що всі прийоми, приведені у минулому і цьому розділах, направлені на зниження ефективності DDoS-атак, що ставлять своєю метою витратити ресурси машини. Від флуда, що забиває канал сміттям, захиститися практично неможливо, і єдино правильний, але не завжди здійсненний спосіб боротьби полягає в тому, щоб "позбавити атаку сенсу". Якщо ти отримаєш в своє розпорядження дійсно широкий канал, який легко пропустить трафік невеликого ботнета, вважай, що від 90% атак твій сервер захищений. Є витонченіший спосіб захисту. Він заснований на організації розподіленої обчислювальної мережі, що включає безліч дублюючих серверів, які підключені до різних магістральних каналів. Коли обчислювальні потужності або пропускна спроможність каналу закінчуються, все нові клієнти перенаправляються на інший сервер (або ж поступово "розмазуються" по серверах за принципом round-robin). Це неймовірно дорога, але дуже стійка структура, завалити яку практично нереально.
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Інше більш-менш ефективне рішення полягає в покупці дорогих хардварних систем Cisco Traffic Anomaly Detector і Cisco Guard. Працюючи у в'язці, вони можуть подавити атаку, що починається, але, як і більшість інших рішень, заснованих на вченні і аналізі станів, дають збої. Тому слід гарненько подумати перед тим, як вибивати з начальства десятки тисячі доларів на такий захист.
 
  
−
== Здається, почалося. Що робити?  ==
 
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Перед безпосереднім початком атаки боти "розігріваються", поступово нарощуючи потік пакетів на машину, що атакується. Важливо зловити момент і почати активні дії. Допоможе в цьому постійне спостереження за маршрутизатором, підключеним до зовнішньої мережі (аналіз графіків Netflow). На сервері-жертві визначити початок атаки можна підручними засобами.
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Наявність Syn-флуда встановлюється легко - через підрахунок числа "напіввідкритих" tcp-з'єднань:
 
−
<br>''&#035; netstat -na | grep ":80\ " | grep Syn_rcvd''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;У звичайній ситуації їх не повинно бути зовсім (або дуже невелика кількість: максимум 1-3). Якщо це не так - ти атакований, терміново переходь.
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; З Http-флудом дещо складніше. Спершу потрібний підрахувати кількість процесів Apache і кількість з’єднань на 80-й порт (Http-флуд):
 
−
<br>''&#035; ps aux | grep httpd | wc -l
 
−
<br>&#035; netstat -na | grep ":80\ " | wc –l''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Значення, у декілька разів вищі за середньостатистичні, дають підстави задуматися. Далі слід проглянути список ip-адрес, з яких йдуть запити на підключення:
 
−
<br>''&#035; netstat -na | grep ":80\ " | sort | uniq -c | sort -nr | less''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Однозначно ідентифікувати DoS-атаку не можна, можна лише підтвердити свої припущення про наявність такої, якщо одна адреса повторюється в списку надто багато разів. Додатковим підтвердженням буде аналіз пакетів за допомогою tcpdump:
 
−
<br>''&#035; tcpdump -n -i eth0 -s 0 -w output.txt dst port 80 and host ip-сервера''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Показником служить великий потік одноманітних (і що не містять корисної інформації) пакетів від різних IP, направлених на один порт/сервіс (наприклад, корінь web-сервера або певний cgi-скріпт).  Остаточно визначившись, починаємо банити по ip-адресах (буде значно більше ефекту, якщо ти зробиш це на маршрутизаторі):
 
−
<br>''&#035; iptables -A INPUT -s xxx.xxx.xxx.xxx -p tcp --destination-port http -j DROP''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Або відразу по підмережах: 
 
−
<br>''&#035; iptables -a INPUT -s xxx.xxx.0.0/16 -p tcp --destination-port http -j  DROP''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Це дасть тобі деяку фору, яку ти повинен використовувати для того, щоб звернутися до провайдеру/хостеру (з прикладеними до повідомлення балками web-сервера, ядра, брандмаузера і списком виявлених тобою ip-адрес). Більшість з них, звичайно, проігнорують це повідомлення (а хостинги з оплатою трафіку ще і порадіють - DoS-атака принесе їм прибуток) або просто відключать твій сервер. Але у будь-якому випадку це слід зробити обов'язково, – ефективний захист від DDoS можливий лише на магістральних каналах. Поодинці ти впораєшся з дрібними нападками, направленими на виснаження ресурсів сервера, але виявишся беззахисним перед більш-менш серйозним DDoS’ом.
 
  
−
== Боротьба з DDoS в FREEBSD  ==
+
== Усунення недоліків ==
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Зменшуємо час чекання у відповідь пакету на запит SYN-ACK (захист від Syn-флуда): 
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Всі вищеперераховані недоліки можна також усунути, якщо застосовувати квантову криптографію, в тому числі, протокол BB84 для генерації і передачі одноразових блокнотів. У випадку використання квантової криптографії шифр Вернама також будет достатньо надійним.<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Квантова криптографія - метод захисту комунікацій, що базується на певних явищах квантової фізики. Процес відправки і прийому інформації завжди виконується фізичними засобами, наприклад за допомогою електронів в електричному струмі, або фотонів в лініях волоконно-оптичного зв'язку.<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Технологія квантової криптографії спирається на принципову невизначеність поведінки квантової системи - неможливо одночасно отримати координати і імпульс частинки, неможливо виміряти один параметр фотонів, не спотворить інший. Це фундаментальне властивість природи у фізиці відомо як принцип невизначеності Гейзенберга, сформульований у 1927р.<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Використовуючи квантові явища, можна спроектувати і створити таку систему зв'язку, яка завжди може виявляти підслуховування. Це забезпечується тим, що спроба вимірювання взаємопов'язаних параметрів у квантовій системі вносить до неї порушення, руйнуючи вихідні сигнали.
−
<br>''&#035; sysctl net.inet.tcp.msl=7500''
+
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Перетворюємо сервер на чорну діру. Так ядро не слатиме у відповідь пакети при спробі підключитися до незайнятих портів (знижує навантаження на машину під час DDoS’а на випадкові порти):
 
−
<br>''&#035; sysctl net.inet.tcp.blackhole=2
 
−
<br>&#035; sysctl net.inet.udp.blackhole=1''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Обмежуємо число відповідей на icmp-повідомлення 50 в секунду (захист від Icmp-флуда): 
 
−
<br>''&#035; sysctl net.inet.icmp.icmplim=50''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Збільшуємо максимальну кількість підключень до сервера (захист від всіх видів DDoS): 
 
−
<br>''&#035; sysctl kern.ipc.somaxconn=32768''
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Включаємо Device_polling - самостійний опит мережевого драйвера ядром на високих навантаженнях (істотно знижує навантаження на систему під час DDoS'а): 
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Збираємо заново ядро з опцією "options Device_polling";
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Активуємо механізм полінгу: "sysctl kern.polling.enable=1";
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Додаємо запис "kern.polling.enable=1" у /etc/sysctl.conf.
 
  
 
== Висновки ==
 
== Висновки ==
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;'''Ботнет''' (англ. botnet від robot і network) — це комп'ютерна мережа, що складається з деякої кількості хостів, із запущеними ботами — автономним програмним забезпеченням.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Шифр Вернама найбільш надійним серед  собі подібних, що забезпечується:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1. Абсолютною крипкостійтістю.<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2. Навіть якщо підбирати ключ методом перебору, то якщо врахувати, що на кожен символ повідомлення припадає 8 біт(0 і 1), ми шифруємо повідомлення обємом 1 КБ, шифроване повідомлення – ~8 КБ, тобто більше 8000 символів. Для підбору ключа потрібно виконати 2^8000!!! операцій підстановки.
−
[[Файл:Atak.png|right|thumb|250px|Статистика DoS-атак]] Найчастіше бот у складі ботнета є програмою, який скрито встановлюється на комп'ютері жертви і що дозволяє зловмисникові виконувати якісь дії з використанням ресурсів зараженого комп'ютера. Зазвичай використовуються для нелегальної або несхвалюваної діяльності — розсилки спаму, перебору паролів на видаленій системі, атак на відмову в обслуговуванні.
+
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Він має ряд недоліків:<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;- Взамін на абсолютну стійкість цей метод потребує надто великих обрахунків, що не завжди виправдано. Іноді достатньо забезпечити криптостійкість на деякий час.
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Kraken - 400 тисяч комп'ютерів.
+
Як говорив Остап Бендер: «Мені не потрібна вічна голка для примуса, я не планую жити вічно».
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Srizbi - 315 тисяч комп'ютерів.
+
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Bobax - 185 тисяч комп'ютерів.  
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Rustock - 150 тисяч комп'ютерів.  
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Storm - 100 тисяч комп'ютерів.  
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Psybot - 100 тисяч adsl-маршрутизаторів, заснованих на Linux.  
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;• Ботнет ВПС - 22 тисячі комп'ютерів. Експериментальний ботнет, створений компанією ВПС.
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;''1997 рік'' - dDoS-атака на web-сайт Microsoft. Один день мовчання.
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;''1999 рік'' – "поза зоною дії" виявилися web-сайти Yahoo, CNN, ebay і ін.  
 
−
<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;''Жовтень 200''2 - атака на кореневі dns-сервері інтернету. На деякий час були виведені з буд 7 з 13 серверів.  
 
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;''21 лютого 2003 року'' - dDoS-напад на Livejournal.com. Два дні сервіс знаходився в паралізованому стані, лише інколи подаючи ознаки життя.[[Файл:Cisco.gif|center]]
 
−
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Цікаву альтернативу вирішенням Cisco випускає компанія Reactive Networks (www.reactivenetworks.com). Їх продукт під назвою Floodguard є апаратним комплексом, що складається з детекторів і виконавчих модулів. Детектори, встановлені на брандмаузерах, маршрутизаторах і світчах, постійно моніторят трафік і створюють його профіль на основі таких параметрів, як об'єм пакетів, джерело, напрям, тип і так далі. В разі виникнення аномалій детектор посилає всі подробиці про подію виконавчим модулям, розташованим на маршрутизаторах в різних сегментах мережі. Отримавши повідомлення від детектора, виконавчі модулі починають діяти: вони відшукують паразитний трафік в проходящих пакетах і, в разі успіху, оповіщають про це попередні по ходу трафіку модулі і посилають їм інструкції по активації фільтрів на маршрутизаторах. В результаті, перед потоком флуд-трафіку повинен утворитися заслін, який буде швидко переміщати його в сторону істотника.
 
  
 
== Список використаних джерел: ==
 
== Список використаних джерел: ==
−
1. http://ru.wikipedia.org/wiki/DoS-атака
+
1. http://uk.wikipedia.org/wiki/
−
<br>2. http://systemnews.com.ru/?mod=art&part=other&id=020
+
<br>2. http://www.kriptolog.net/blog/shifr-vernama
−
<br>3. http://www.xakep.ru/post/49752/
+
<br>3. http://cadzone.ru/content/view/1382/48/

Поточна версія на 21:34, 7 квітня 2010

Презентація доповіді (університетський репозиторій)

Опис

      Для відтворення шифртексту відкритий текст об'єднується операцією «виключне АБО» з ключем(названим одноразовим блокнотом або шифроблокнотом). При цьому ключ повинен володіти трьома критично важливими властивостями:
          1. Бути справді випадковим;
          2. Збігатися з розміром з заданим відкритим текстом;
          3. Застосовуватися тільки один раз.
      Шифр названий на честь телеграфіста AT&T Гільберта Вернама, що в 1917 році побудував телеграфний апарат, який виконував цю операцію автоматично - треба було тільки подати на нього стрічку з ключем. Не будучи шифрувальником, тим не менше, Вернам вірно помітив важливу властивість свого шифру - кожна стрічка повинна використовуватися тільки один раз і після цього знищуватися. Це було важко застосувати на практиці - тому апарат був перероблений на кілька зациклених стрічок з взаємно простими періодами.


Властивості

      В 1949 році Клод Шеннон опублікував роботу, в якій довів абсолютну стійкість шифру Вернама. Інших шифрів з цією властивістю не існує. Це по суті означає, що шифр Вернама є найбезпечнішою криптосистемою з усіх можливих. При цьому умови, яким повинен задовольняти ключ, настільки сильні, що практичне використання шифру Вернама є важко здійсненним. Тому він використовується тільки для передачі повідомлень найвищої секретності.


Розвиток

      На початку 20 ст. для передачі повідомлень все ширше і ширше використовувалися телетайпи. Тому потрібні були методи, що дозволяють шифрувати текст не до того, як він потрапляє до телеграфіста, а безпосередньо в момент передачі, і, відповідно, розшифровувати в момент прийому. Дуже хотілося доручити цю справу машині. Як виявилося, коливання струму в лінії передачі можна легко записати за допомогою осцилографа і потім перетворити у літери переданого повідомлення. Змінивши з'єднання проводів телетайпа, телеграфісти отримували повідомлення, зашифроване методом одноалфавітной заміни. Всі розуміли, що такий захист надто слабкий, але, не зумівши вигадати нічого іншого, користувалися ним до тих самих пір, поки Вернам не запропонував використовувати для кодування повідомлень особливості телетайпного коду, в якому знак, що кодується виражається у вигляді п'яти елементів. Кожен з цих елементів символізує наявність («плюс») або відсутність («мінус») електричного струму в лінії зв'язку. Наприклад, літера «А» відповідає комбінація «+ - - - -». Підготовлене до відправки повідомлення набивається на перфострічці: отвору відповідає «плюс» коду, його відсутність - «мінус». В процесі передачі металеві щупи телетайпа проходять через отвори, замикаючись у ланцюг, і посилають імпульси струму («+»). Там, де отворів немає і папір не дозволяє щупам замкнути ланцюг, імпульс не передається («-»).       Для шифрування Вернам запропонував заздалегідь готувати «гаму» - перфострічку з випадковими знаками - і потім електромеханічно складати її імпульси з імпульсами знаків відкритого тексту. Отримана сума представляла собою шифртекст. На приймальному кінці імпульси, отримані по каналу зв'язку, складалися з імпульсами тієї ж самої «гами», в результаті чого відновлювалися вихідні імпульси повідомлення. А якщо повідомлення перехоплювати, то без «гами» розшифрувати його було неможливо, противник бачив тільки нічого не значущу послідовність «плюсів» і «мінусів».
      Подальше вдосконалення методу, запропонованого Вернамом, належить майбутньому начальнику зв'язку військ США Джозеф Моборну, що об'єднав хаотичність «гами», на яку спирався Вернам у своїй системі «автоматичного шифрування», з використовуваним у той час у військах правилом «одноразового шифрблокнота». Ідея Моборна полягала в тому, що кожна випадкова «гама» повинна використовуватися один, і тільки один раз. При цьому для шифрування кожного знака всіх текстів, які вже передані або будуть передані в найближчому майбутньому, повинен застосовуватися абсолютно новий і такий, що не піддається передбаченню знак «гами».


Область застосування

      На практиці можна один раз фізично передати носій інформації з довгим дійсно випадковим ключем, а потім по мірі необхідності пересилати повідомлення. На цьому заснована ідея шифроблокнотів: шифрувальник при особистій зустрічі забезпечується блокнотом, кожна сторінка якого містить ключ. Такий же блокнот є і у приймаючої сторони. Використані сторінки знищуються.
      Крім того, якщо є два незалежних канали, в кожному з яких ймовірність перехоплення низька, але відрізняється від нуля, шифр Вернама також можна застосувати: по одному каналу можна передати зашифроване повідомлення, по другому - ключ. Для того, щоб розшифрувати повідомлення, перехоплювач повинен прослуховувати обидва канали.
      Шифр Вернама може застосовуватися, якщо є односторонній захищений канал: ключ передається в одну сторону під захистом каналу, повідомлення в іншу сторону повідомлення захищаються ключем. Не є шифром Вернама, але близька до нього схема одноразових кодів: наприклад, кодове слово «Альфа» означає «Повертаюсь».


Технічне застосування

      У період між двома світовими війнами в більшості країн з'являються електромеханічні шифратори. Вони були двох типів. Перший - пристрій, що складається з комутаційних дисків та механізму зміни їх кутових положень. За обома сторонами комутаційного диска розміщені контакти, відповідні алфавіту відкритого та шифрованого тексту. Контакти ці з'єднуються між собою відповідно до деякого правила підстановки, що зветься комутацією диска. Ця комутація визначає заміну літер в початковому кутовому положенні. При зміні кутового положення диска змінюється і правило підстановки. Таким чином, ключ шифрування містить кілька невідомих: схему з'єднання контактів і початкове кутове положення. Якщо після шифрування кожної літери міняти кутове положення диска - отримаємо многоалфавітное шифрування. Ще більш складний пристрій отримаємо, з'єднавши послідовно кілька дисків, кутові положення яких змінюються з різною швидкістю.
      Широко відома шифрмашина «Енігма», якою були оснащені німецькі війська часів Другої світової війни, є типовим прикладом пристрою на комутаційних дисках. Конструктивно «Енігма» походила на звичайну друкарську машинку, тільки натискання клавіші призводило не до удару молоточка по папері, а створювало електричний імпульс, що надходив у схему криптоперетворення. Американська шифрмашина М-209 - типовий приклад другого типу шифратора, - шифратора на цівочних дисках.
      Цікаво, що Радянський Союз виробляв шифрмашини обох названих типів.
      Таким чином, перед Другою світовою війною всі провідні країни мали на озброєнні електромеханічні шифрсистеми, що володіють високою швидкістю обробки інформації і високою стійкістю. Вважалося, що застосовувані системи неможливо розшифрувати і криптоаналізу більше робити абсолютно нічого. Як часто буває, ця думка була згодом спростована, і дешифровщики були безпосередніми учасниками бойових дій.


Переваги

      Завдяки накладеним обмеженням на ключ, в 1949 році Клод Шенон довів, що шифр Вернама є абсолютно криптостійким.


Недоліки


      1. Для роботи шифру Вернама необхідна дійсно випадкова послідовність нулів та одиниць (ключ). За визначенням, послідовність, отримана з використанням будь-якого алгоритму, є не зовсім випадковою, а псевдовипадковою. Тобто, потрібно отримати випадкову послідовність неалгорітмічно (наприклад, використовуючи радіоактивний розпад ядер, створений електронним генератором білий шум або інші досить випадкові події). Щоб зробити розподіл гранично близьким до рівномірного, випадкову послідовність зазвичай проганяються через хеш-функцію на кшталт MD5.
      2. Проблемою є таємна передача послідовності та збереження її в таємниці. Якщо існує надійно захищений від перехоплення канал передачі повідомлень, шифри взагалі не потрібні: секретні повідомлення можна передавати з цього каналу. Якщо ж передавати ключ системи Вернама за допомогою іншого шифру (наприклад, DES), то отриманий шифр буде захищеним рівно настільки, наскільки захищений DES. При цьому, оскільки довжина ключа така ж, як і довжина повідомлення, передати його не простіше, ніж повідомлення. Шифроблокнот на фізичному носії можна вкрасти або скопіювати.
      3. Можливі проблеми з надійним знищенням використаної сторінки. Цьому схильні як паперові сторінки блокнота, так і сучасні електронні реалізації з використанням компакт-дисків або флеш-пам'яті.
      4. Якщо третя сторона якимось чином дізнається повідомлення, вона легко відновить ключ і зможе підмінити повідомлення на інше такої ж довжини.
      5. Шифр Вернама чутливий до будь-якого порушення процедури шифрування. Наприклад, контррозвідка США часто розшифровувала радянські та німецькі послання із-за неточностей генератора випадкових чисел (програмний генератор псевдовипадкових чисел у німців і друкарка, що б'є по клавішах, в СРСР). Бували випадки, коли одна і та ж сторінка блокнота застосовувалася двічі - США також розшифровувати такі послання.
      Тим не менш, схема шифроблокнотів досить надійна при ручній шифровці. Перераховані вище недоліки можна усунути, якщо застосувати квантову криптографію, зокрема, протокол BB84 для генерації та передачі одноразових блокнотів. У разі використання квантової криптографії шифр Вернама також буде досить надійним.


Усунення недоліків


      Всі вищеперераховані недоліки можна також усунути, якщо застосовувати квантову криптографію, в тому числі, протокол BB84 для генерації і передачі одноразових блокнотів. У випадку використання квантової криптографії шифр Вернама також будет достатньо надійним.
      Квантова криптографія - метод захисту комунікацій, що базується на певних явищах квантової фізики. Процес відправки і прийому інформації завжди виконується фізичними засобами, наприклад за допомогою електронів в електричному струмі, або фотонів в лініях волоконно-оптичного зв'язку.
      Технологія квантової криптографії спирається на принципову невизначеність поведінки квантової системи - неможливо одночасно отримати координати і імпульс частинки, неможливо виміряти один параметр фотонів, не спотворить інший. Це фундаментальне властивість природи у фізиці відомо як принцип невизначеності Гейзенберга, сформульований у 1927р.
      Використовуючи квантові явища, можна спроектувати і створити таку систему зв'язку, яка завжди може виявляти підслуховування. Це забезпечується тим, що спроба вимірювання взаємопов'язаних параметрів у квантовій системі вносить до неї порушення, руйнуючи вихідні сигнали.


Висновки


      Шифр Вернама найбільш надійним серед собі подібних, що забезпечується:
      1. Абсолютною крипкостійтістю.
      2. Навіть якщо підбирати ключ методом перебору, то якщо врахувати, що на кожен символ повідомлення припадає 8 біт(0 і 1), ми шифруємо повідомлення обємом 1 КБ, шифроване повідомлення – ~8 КБ, тобто більше 8000 символів. Для підбору ключа потрібно виконати 2^8000!!! операцій підстановки.
      Він має ряд недоліків:
      - Взамін на абсолютну стійкість цей метод потребує надто великих обрахунків, що не завжди виправдано. Іноді достатньо забезпечити криптостійкість на деякий час. Як говорив Остап Бендер: «Мені не потрібна вічна голка для примуса, я не планую жити вічно».


Список використаних джерел:

1. http://uk.wikipedia.org/wiki/
2. http://www.kriptolog.net/blog/shifr-vernama
3. http://cadzone.ru/content/view/1382/48/

Отримано з https://wiki.tntu.edu.ua/index.php?title=Виступ_на_семінарі:Олійник_Ігор_Богданович:Шифр_Вернама&oldid=1273