Подсознательный канал

В криптографии подсознательные каналы — это скрытые каналы , которые можно использовать для тайного общения при обычном общении по незащищенному каналу . ^[1] Подсознательные каналы в цифровой подписи криптосистемах были обнаружены в 1984 году Густавом Симмонсом .

Симмонс описывает, как можно решить «проблему заключенных» путем замены параметров в алгоритмах цифровой подписи . ^[2]^[а]

Алгоритмы подписи, такие как ElGamal и DSA, имеют параметры, которые должны быть установлены со случайной информацией. Он показывает, как можно использовать эти параметры для подсознательной отправки сообщения. Поскольку процедура создания подписи алгоритма не изменилась, подпись остается проверяемой и неотличимой от обычной подписи. Поэтому трудно определить, используется ли подсознательный канал.

Подсознательные каналы можно разделить на широкополосные и узкополосные каналы.
Широкополосные и узкополосные каналы могут существовать в одном потоке данных.
Широкополосный канал использует почти все доступные биты, доступные для использования. Обычно под этим понимают использование канала {≥50%, но ≤90%}.
Каждый канал, который использует меньшее количество битов, называется узкополосным каналом.
Дополнительные используемые биты необходимы для дальнейшей защиты, например, олицетворения .

Широкополосные и узкополосные каналы могут использовать разные параметры алгоритма. Узкополосный канал не может передавать максимум информации, но его можно использовать для отправки ключа аутентификации или потока данных.

Исследования продолжаются: дальнейшие разработки могут улучшить подсознательный канал, например, позволить установить широкополосный канал без необходимости предварительного согласования ключа аутентификации. Другие разработки пытаются избежать всего подсознательного канала.

Примеры [ править ]

Простым примером узкополосного подсознательного канала для обычного текста на человеческом языке может быть определение того, что четное количество слов в предложении связано с битом «0», а нечетное количество слов — с битом «1». На вопрос «Здравствуйте, как дела?» поэтому отправит подсознательное сообщение «1».

Алгоритм цифровой подписи имеет одну подсознательную широкополосную связь. ^[3] и три подсознательных узкополосных канала ^[4]

При подписании параметра $k$ должен быть установлен случайным образом. Для широкополосного канала этот параметр вместо этого устанавливается с помощью подсознательного сообщения. $m'$ .

Генерация ключей
1. выбрать простое $p=2347$
2. выбрать простое $q=23$
3. рассчитать генератор $g=266$
4. выбрать ключ аутентификации $x=1468$ и безопасно отправить его получателю
5. вычислить открытый ключ $y=g^{x}$ против $p=2100$
Подписание
1. выбрать сообщение $m=1337$
2. (хэш-функция $H(m)$ здесь заменено уменьшением по модулю на 107) вычислить хеш-значение сообщения $h=m$ против $q=1337$ против $107=53$
3. вместо случайного значения $k=?$ подсознательное сообщение $m'=17$ выбран
4. вычислить обратное подсознательному сообщению $m'^{-1}=19$ против $23$
5. рассчитать стоимость подписи $r=(g^{k}$ против $p)$ против $q=(266^{17}$ против $2347)$ против $23=12$
6. рассчитать стоимость подписи $s=k^{-1}*(h+x*r)$ против $q=19*(53+1468*12)$ против $23=3$
7. отправка сообщения с тройной подписью $(1337;12,3)$
Проверка
1. получатель получает тройное сообщение $(m;r,s)=(1337;12,3)$
2. вычислить хеш сообщения $h=H(m)$ против $q=1337$ против $107=53$
3. вычислить обратное $w=s^{-1}$ против $q=8$
4. вычислить $u_{1}=(h*w)$ против $q=53*8$ против $23=10$
5. вычислить $u_{2}=(r*w)$ против $q=12*8$ против $23=4$
6. вычислить подпись $v=(g^{u_{1}}*y^{u_{2}}$ против $p)$ против $q=(266^{10}*2100^{4}$ против $2347)$ против $23=12$
7. с $v=r$ , подпись действительна
Извлечение сообщения на стороне получателя
1. из тройки (1337; 12, 3)
2. извлечь сообщение $m'=8*(53+1468*12)$ против $23=17$

Формула извлечения сообщения получается путем транспонирования значения подписи. $s$ формула расчета.

$s=m'^{-1}*(h+xr)$ против $q$
$s*m'=h+xr$ против $q$
$m'=s^{-1}*(h+xr)$ против $q$

Пример: использование модуля n = pqr [ править ]

В этом примере модуль RSA, который якобы имеет форму n = pq, на самом деле имеет форму n = pqr для простых чисел p, q и r. Расчет показывает, что в сообщении с цифровой подписью можно скрыть ровно один дополнительный бит. Решение этой проблемы нашли криптологи из Centrum Wiskunde & Informatica в Амстердаме , которые разработали доказательство с нулевым разглашением того, что n имеет форму n = pq. ^{[ нужна ссылка ]} Частично этот пример был мотивирован «Предложением о пустом бункере» .

Пример: практический пример RSA [ править ]

Вот (настоящий, рабочий) открытый ключ PGP (с использованием алгоритма RSA), который был сгенерирован для включения двух подсознательных каналов: первый - это «идентификатор ключа», который обычно должен быть случайным шестнадцатеричным кодом, но ниже он «скрыто» изменен. чтобы прочитать «C0DED00D». Второе — это представление открытого ключа в формате Base64 — опять же, это должна быть случайная тарабарщина, но читаемое на английском языке сообщение «//This+is+Christopher+Drakes+PGP+public+key//Who/What+is+ WATCHING+you//» был вставлен. Добавление обоих этих подсознательных сообщений было достигнуто путем вмешательства в генерацию случайных чисел на этапе генерации ключа RSA.

 PGP Key. RSA 2020/C0DED00D   Fprint: 250A 7E38 9A1F 8A86  0811 C704 AF21 222C
 
 -----BEGIN PGP PUBLIC KEY BLOCK-----
 Version: Private
 
 mQESAgAAAAAAAAEH5Ar//This+is+Christopher+Drakes+PGP+public+key//
 Who/What+is+watcHIng+you//Di0nAraP+Ebz+iq83gCa06rGL4+hc9Gdsq667x
 8FrpohTQzOlMF1Mj6aHeH2iy7+OcN7lL0tCJuvVGZ5lQxVAjhX8Lc98XjLm3vr1w
 ZBa9slDAvv98rJ8+8YGQQPJsQKq3L3rN9kabusMs0ZMuJQdOX3eBRdmurtGlQ6AQ
 AfjzUm8z5/2w0sYLc2g+aIlRkedDJWAFeJwAVENaY0LfkD3qpPFIhALN5MEWzdHt
 Apc0WrnjJDby5oPz1DXxg6jaHD/WD8De0A0ARRAAAAAAAAAAAbQvQ2hyaXN0b3Bo
 ZXIgRHJha2UgPENocmlzdG9waGVyLkRyYWtlQFBvQm94LmNvbT60SE5ldFNhZmUg
 c2VjdXJpdHkgc29mdHdhcmUgZGlyZWN0b3IgQ2hyaXN0b3BoZXIgRHJha2UgPE5l
 dFNhZmVAUG9Cb3guY29tPokBEgMFEDPXgvkcP9YPwN7QDQEB25oH4wWEhg9cBshB
 i6l17fJRqIJpXKAz4Zt0CfAfXphRGXC7wC9bCYzpHZSerOi1pd3TpHWyGX3HjGEP
 6hyPfMldN/sm5MzOqgFc2pO5Ke5ukfgxI05NI0+OKrfc5NQnDOBHcm47EkK9TsnM
 c3Gz7HlWcHL6llRFwk75TWwSTVbfURbXKx4sC+nNExW7oJRKqpuN0JZxQxZaELdg
 9wtdArqW/SY7jXQn//YJV/kftKvFrA24UYLxvGOXfZXpP7Gl2CGkDI6fzism75ya
 xSAgn9B7BqQ4BLY5Vn+viS++6Rdavykyd8j9sDAK+oPz/qRtYJrMvTqBErN4C5uA
 IV88P1U=
 =/BRt
 -----END PGP PUBLIC KEY BLOCK-----

Улучшения [ править ]

Модификация схемы подписи Брикелла и ДеЛаурентиса обеспечивает широкополосный канал без необходимости совместного использования ключа аутентификации. ^[5] Канал Ньютона не является подсознательным каналом, но его можно рассматривать как усовершенствование. ^[6]

Контрмеры [ править ]

С помощью доказательства с нулевым разглашением и схемы обязательств можно предотвратить использование подсознательного канала. ^[7]^[8]

Следует отметить, что эта мера противодействия имеет 1-битный подсознательный канал. Причиной этого является проблема, заключающаяся в том, что доказательство может быть успешным или намеренно провалиться. ^[9]

Другая контрмера может обнаружить, но не предотвратить подсознательное использование случайности. ^[10]

Примечания [ править ]

↑ «Проблема узника» Симмонса — это не то же самое, что « Дилемма узника» . ^[1]

Ссылки [ править ]

↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Густав Дж. Симмонс. Проблема заключенных и подсознательный канал . В «Достижениях в криптологии – CRYPTO '83», страницы 51–67, Нью-Йорк, 1984. Конспекты лекций по информатике, изд. Д. Чаум.
^ Густав Дж. Симмонс. Подсознательный канал и цифровые подписи . В Proc. семинара EUROCRYPT 84 «Достижения в криптологии – теория и применение криптографических методов», страницы 364–378, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1985. Springer-Verlag New York, Inc. дои : 10.1007/3-540-39757-4_25
^ Густав Дж. Симмонс. Подсознательное общение легко осуществляется с помощью DSA . В EUROCRYPT '93: Семинар по теории и применению криптографических методов на тему «Достижения в криптологии», страницы 218–232, Секаукус, Нью-Джерси, США, 1994. Springer-Verlag New York, Inc.
^ Густав Дж. Симмонс. Подсознательный канал в алгоритме цифровой подписи США (DSA), в Материалы 3-го симпозиума по состоянию и прогрессу исследований в области криптографии ( SPRC '93 ), Рим, Италия, 15–16 февраля 1993 г.
^ Густав Дж. Симмонс. Безопасный подсознательный канал (?) . В CRYPTO '85: Достижения в криптологии, страницы 33–41, Лондон, Великобритания, 1986. Springer-Verlag.
^ Росс Дж. Андерсон, Серж Водене, Барт Пренил и Кайса Ниберг. Канал Ньютона . В материалах Первого международного семинара по сокрытию информации, страницы 151–156, Лондон, Великобритания, 1996. Springer-Verlag.
^ Иво Десмедт. Злоупотребления в криптографии и способы борьбы с ними . В CRYPTO '88: Материалы 8-й ежегодной международной конференции по криптологии, посвященной достижениям в криптологии, страницы 375–389, Лондон, Великобритания, 1990. Springer-Verlag.
^ Иво Десмедт. «Аутентификация и подпись без подсознания». п. 24 из Кристоф Г. Гюнтер, редактор. «Достижения в криптологии — EUROCRYPT '88» . 1988.
^ Десмедт, Иво (1996). «Протокол Симмонса не свободен от подсознательных каналов». Учеб. 9-го семинара IEEE по основам компьютерной безопасности . стр. 170–175. CiteSeerX 10.1.1.56.4816 .
^ Чхве, Чон Юль; Голле, Филипп; Якобссон, Маркус (2006). «Цифровые подписи с защитой от несанкционированного вмешательства: защита центров сертификации от вредоносных программ». Материалы 2-го Международного симпозиума IEEE по надежным автономным и безопасным вычислениям . CiteSeerX 10.1.1.61.9340 .

Брюс Шнайер. Прикладная криптография , второе издание: протоколы, алгоритмы и исходный код на C, 2. Изд. Wiley Computer Publishing, John Wiley & Sons, Inc., 1995.

Внешние ссылки [ править ]

Семинар: «Скрытые каналы и встроенная криминалистика»

[3] «Проблема узника» Симмонса — это не то же самое, что « Дилемма узника» . ^[1]

[Simmons:PrisonersProblem-1] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Густав Дж. Симмонс. Проблема заключенных и подсознательный канал . В «Достижениях в криптологии – CRYPTO '83», страницы 51–67, Нью-Йорк, 1984. Конспекты лекций по информатике, изд. Д. Чаум.

[Simmons:SubliminalChannelAndDigitalSignatures-2] Густав Дж. Симмонс. Подсознательный канал и цифровые подписи . В Proc. семинара EUROCRYPT 84 «Достижения в криптологии – теория и применение криптографических методов», страницы 364–378, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1985. Springer-Verlag New York, Inc. дои : 10.1007/3-540-39757-4_25

[Simmons:EasyDSACom-4] Густав Дж. Симмонс. Подсознательное общение легко осуществляется с помощью DSA . В EUROCRYPT '93: Семинар по теории и применению криптографических методов на тему «Достижения в криптологии», страницы 218–232, Секаукус, Нью-Джерси, США, 1994. Springer-Verlag New York, Inc.

[5] Густав Дж. Симмонс. Подсознательный канал в алгоритме цифровой подписи США (DSA), в Материалы 3-го симпозиума по состоянию и прогрессу исследований в области криптографии ( SPRC '93 ), Рим, Италия, 15–16 февраля 1993 г.

[Simmons:ASecureChannel-6] Густав Дж. Симмонс. Безопасный подсознательный канал (?) . В CRYPTO '85: Достижения в криптологии, страницы 33–41, Лондон, Великобритания, 1986. Springer-Verlag.

[NewtonChannel-7] Росс Дж. Андерсон, Серж Водене, Барт Пренил и Кайса Ниберг. Канал Ньютона . В материалах Первого международного семинара по сокрытию информации, страницы 151–156, Лондон, Великобритания, 1996. Springer-Verlag.

[Desmedt:AbusesFight-8] Иво Десмедт. Злоупотребления в криптографии и способы борьбы с ними . В CRYPTO '88: Материалы 8-й ежегодной международной конференции по криптологии, посвященной достижениям в криптологии, страницы 375–389, Лондон, Великобритания, 1990. Springer-Verlag.

[9] Иво Десмедт. «Аутентификация и подпись без подсознания». п. 24 из Кристоф Г. Гюнтер, редактор. «Достижения в криптологии — EUROCRYPT '88» . 1988.

[Desmedt:SimmonsNotFree-10] Десмедт, Иво (1996). «Протокол Симмонса не свободен от подсознательных каналов». Учеб. 9-го семинара IEEE по основам компьютерной безопасности . стр. 170–175. CiteSeerX 10.1.1.56.4816 .

[TamperEvident-11] Чхве, Чон Юль; Голле, Филипп; Якобссон, Маркус (2006). «Цифровые подписи с защитой от несанкционированного вмешательства: защита центров сертификации от вредоносных программ». Материалы 2-го Международного симпозиума IEEE по надежным автономным и безопасным вычислениям . CiteSeerX 10.1.1.61.9340 .

[1]

[2]

[а]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]