Algoritmy

• Asymetrické kryptografické algoritmy s veřejným klíčem, nejčastěji RSA (Rivest-Shamir-Adleman) a DSA (Digital Signature Algorithm).

• Bezpečné kryptografické jednocestné algoritmy (hašovací funkce), nejčastěji MD5 (Message Digest 5) spolu s RSA a SHA (Secure Hash Algortihm) spolu s DSA.

  ---

RSA

RSA délka klíčů

• To přináší celou řadu problémů při generování klíčů,jejich uchovávání atd.

• Poněvadž šifrování a dešifrování u RSA spočívá v umocnění upravené zprávy příslušným klíčem (a poté spočtení mod n), přináší tyto délky klíčů problémy v trvání těchto matematických operací

SHA-1

• SHA-1 Kryptografický hašovací algoritmus SHA-1 byl vyvinut v NIST a publikován jako standard FIPS PUB 180 v 1993.

• Revize tohoto algoritmu byla provedena v1995 a publikována jako FIPS 180-1, tato specifikace je však již nahrazena novější verzí FIPS 180-2, která obsahuje navíc i definice nových variant (SHA 384, 256, 512 někdy souhrnně označovaných jako SHA-2), které jsou zatím odolné vůči kolizím.

• SHA-1 rozdělí vstupní zprávu na bloky o délce 512 bitů, poslední blok zprávy doplňuje a zarovnává, včetně přidání údaje o délce zprávy, na ten je vyhrazeno posledních 64 bitů.

• SHA-1 tak může zpracovávat vstupní zprávy o délce až do (264) -1 bitů, tj. cca 2.305.840 TB. Uvedením délky se výrazně ztěžuje možnost nalezení a výskytu kolizí mezi zprávami různých délek - kolize je primárně potřeba hledat mezi zprávami zcela shodné délky. Výstup SHA-1 má délku 160 bitů, tj. 20 bytů.

• SHA-1 je, podobně jako jiné hašovací funkce, tzv. iterativní hašovací funkce. Při zpracování každého 512 bitového bloku se vždy použije stejný modul tzv. vnitřní kompresní funkce. Kompresní funkce má dva vstupy, 160 bitový (v 1. kroku je inicializován předepsaným inicializačním vektorem, v dalších krocích přenosy z výstupů minulých kroků jako tzv. kontext) a 512 bitový (blok dat).

• Po zpracování posledního bloku se výstup kompresnífunkce použije jako výstupní hodnota. Zpracování se děje v tzv. rundách, které používají odlišné primitivní logické funkce. Dále se při výpočtu užívají aditivní konstanty, které se také v průběhu kroků mění.

• Další významné hašovací funkce jsou MD5 (RFC 1321) aRIPEMD -160. Tabulka ukazuje jejich srovnání.

• SHA navrhla organizace NSA (Národní bezpečnostní agentura v USA) a vydal NIST (Národní institut pro standardy v USA) jako americký federální standard (FIPS). SHA je rodina pěti algoritmů: SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384 a SHA-512. Poslední čtyři varianty se souhrnně uvádějí jako SHA-2. SHA-1 vytvoří obraz zprávy dlouhý 160 bitů. Čísla u ostatních čtyř algoritmů značí délku výstupního otisku v bitech.

• SHA se používá u několika různých protokolů a aplikací,včetně TLS a SSL, PGP, SSH, S/MIME a IPsec, ale i pro kontrolu integrity souborů nebo ukládání hesel. Je považována za nástupce hašovací funkce MD5.

SHA bezpečnost

• Hašovací algoritmy jsou „bezpečné“, pokud je velmi obtížné (tj. se současnými prostředky prakticky nemožné):

• najít zprávu, která odpovídá svému otisku

• najít dvě rozdílné zprávy, které mají stejný otisk

• Bezpečnost SHA-1 byla poněkud zpochybněna kryptografickými odborníky, ale nebyly oznámeny žádné útoky na varianty SHA-2. Varianty SHA-2 jsou algoritmicky stejné s algoritmy SHA-1. Proto jsou snahy o vývoj vylepšených hašovacích funkcí.

• Konkurence pro novou SHA-3 funkci byla formálně oznámena 2.listopadu 2007 ve Federal Register – "NIST usiluje o zavedení jednoho nebo více dalších hašovacích algoritmů pomocí veřejné konkurence stejně jako u vývoje pro Advanced Encryption Standard (AES)."

• Vyhlášení vítěze a publikace nového standardu je naplánováno na rok 2012.

MD5

• se prosadil do mnoha aplikací (např. prokontrolu integrity souborů nebo ukládání hesel).

• MD5 je popsán v internetovém standardu RFC1321 a vytváří otisk o velikosti 128 bitů.

• Byl vytvořen v roce 1991 Donaldem Rivestem,aby nahradil dřívější hašovací funkci MD4.

Přehled hašovacích funkcí

Kolize

• V posledních letech (2005 a dále) byla učiněna řada úspěšných útoků proti kolizi prvého řádu (Odolnost proti kolizím (collision resistance)) u doposud bezpečných SHA-1 a MD5.

• Jde se o útoky japonského týmu Sasaki, Naito a další, týmu profesorky Wangové z Číny, českého kryptologa Klímy. Např. Klíma prokázal, že nalezení určitých kolizí u MD5 je záležitostí několika hodin.

• Pro praktické využití z toho plyne, že bude nutno používat ty hašovací funkce, které jsou odolné proti útokům.

• Jsou to zejména o SHA-256 (bitová délka 256, popis ve FIPS 180-2), SHA-384 (bitová délka 384, FIPS 180-2) a SHA-512 (bitová délka 512, FIPS 180-2). Tyto algoritmy jsou jednak stále bezpečné a jednak rychlejší než SHA1.

MD5

• V roce 1996 byla objevena vada v návrhu MD5, a i když nebyla zásadní, kryptologové začali raději doporučovat jiné algoritmy, jako je například SHA (i když ani ten již dnes není považován za bezchybný). V roce 2004 byly nalezeny daleko větší chyby a od použití MD5 v bezpečnostních aplikacích se upouští.

MD5 Zvýšení bezpečnosti

• MD5 se často používá pro ukládání hesel. Přidáním soli k heslu se ztěžují útoky na získání hesla a účinnost slovníkových útoků s využitím přepočítaných tabulek (anglicky rainbow table attack).

• Tento postup lze použít i pro jakékoli kryptografické hašovací funkce, které lze dopředu "předpočítat", jejich výsledný haš uložit a pak rychleji vyhledat v databáze srovnávaním s hašem, na který se útočí.

• hash = MD5 (heslo . sul)

Zvýšení bezpečnosti

• Pro jisté zvýšení bezpečnosti je možné kombinovatnapříklad heslo a uživatelské jméno, v takovém případě pokud dva uživatelé použijí totožné heslo, otisk (haš) jejich hesel bude zásadně odlišný, protože jejich uživatelská jména se určitě budou lišit

• Další možností částečného zvýšení bezpečnosti jepoužití více hašovacich algoritmů najednou, například kombinace MD5 a SHA. Postup zajistí vyšší odolnost chránené informace v případě, že bude při jedné z funkcií nalezena kolize.

• Například: SHA1(MD5("login").MD5("heslo"))