什么是密码分析及其工作原理？

如今，企业承受着维持业务运转的巨大压力。如果您的企业要无缝运营，您的安全团队需要保护您的企业免受所有可能干扰您运营的威胁。问题是，今天安全的东西明天可能就在不安全的范围内。造成这种现象的原因是，随着算法的发展，新的漏洞出现，网络攻击者开发出破解大多数企业所依赖的密码学的新方法。

密码分析，也称为代码跟踪，是对用于解密和查询代码、密码或加密文本的技术的深入理解。密码分析使用数字规则来搜索算法的敏感性，并进一步分支到信息安全系统中的密码学。本指南将向您介绍所有您需要了解的有关密码分析的知识。您将对该主题有一个详细的了解，并学习如何使您的组织免受密码分析的影响。

什么是密码分析？

密码分析过程旨在研究密码系统以识别弱点和信息泄漏。您可以将其视为探索密码系统底层数学架构中的缺陷，包括边信道攻击和弱熵输入等实现漏洞。密码系统是指采用密码学的计算机系统，密码学是一种通过代码保护信息和通信的方法，以便只有那些打算处理它的人才能处理它。

密码分析与密码学

根据定义，在密码学中，您关心的是在通过不安全的通道传输消息之前，通过将消息转换为隐藏文本来隐藏消息。另一方面，密码分析涉及您通过不安全的通道从隐藏的消息中获取明文。

在传输信息时，密码学已被证明是一种资产。展示其用例的一个很好的例子是在需要保护信息的银行交易和电子邮件消息中。加密方案包括秘密密钥、公共密钥和散列函数。密码分析是一种将密文解密为纯文本的艺术。在这种情况下，授权人员会尝试通过窃听频道来解密您的消息。

谁使用密码分析？

许多组织使用密码分析，包括想要解密其他国家的私人通信的政府、测试其安全产品的安全功能的企业、黑客、破解者、独立研究人员以及希望识别密码协议和算法中的漏洞的学术从业者。

密码学的进步是由想要保护数据的密码学家和致力于破解密码系统的密码分析师之间无休止的战斗传播的。攻击者的目标与其执行密码分析的特定需求相关联。成功的密码分析通常不会超出从隐藏文本中推断信息的范围。但是，根据攻击者的需求就足够了，其目标因攻击者而异，但不限于：

• 彻底破解——寻找秘密钥匙。
• 全局演绎——在不知道密钥的情况下寻找加密和解密的等效功能算法。
• 信息推导——获取有关密文和明文的信息。
• 区分算法——区分加密输出与随机位排列。

让我们看一个易于理解的实际示例。但是，您应该知道此示例不适用于现代加密算法，但它是一个很好的加深您的理解的示例。频率分析技术可用于基本的加密算法。基本类加密算法执行单字母表替换，用同一字母表中的预定映射字母替换每个字母。这个模型是对更基本的技术的改进，这些技术将字母移动一些固定数量的位置，并从合成的字母表位置用新字母替换旧字母。

虽然单字母替换密码对盲目搜索有弹性，但它们也不能幸免，可以很容易地用笔和纸破解。又怎样？频率分析利用了自然语言不是随机的并且单字母替换不会隐藏语言的统计特性的特征。让我们仔细看看，将其缩小到特定字母表，例如具有特定频率的“E” ，比如说 12.7%。当您用 E 替换得到密文时，其结果文本保留其原始频率。如果密码分析者知道这个频率，他们可以快速确定替换以破译您的密文。

密码分析攻击的类型

密码分析攻击利用您系统中的缺陷，破译其密码。要发起密码分析攻击，您需要了解方法的性质和明文的一般属性。plain 可以是任何语言，包括英语或 Java 代码。这是攻击类型的列表。前五个是最常见的；其他的很少见，偶尔会被排除在外；很高兴认识他们。

• 已知明文分析 (KPA)：在这种情况下，攻击者可以访问明文-密文对。接下来，攻击者所要做的就是映射这些对以找到加密密钥。这种攻击很容易使用，因为攻击者掌握了丰富的知识。
• 选择明文分析（CPA）：在这种情况下，攻击者随机选择明文，使用它们获得相应的密文，并最终破解加密密钥。这种方法类似于 KPA，但不太可能成功。
• Ciphertext-Only Analysis (COA)：在这种情况下，攻击者已知一些密文，因此他们试图找到相应的明文和加密密钥。攻击者了解您的算法。这种技术是最具挑战性的方法。但是，它的成功率很高，因为它只需要密文。
• 中间人 (MITM) 攻击：当两方使用密钥通过看似安全但遭到破坏的渠道共享通信时，就会发生这种攻击。
• 自适应选择明文分析（ACPA）：这种情况类似于 CPA。ACPA 根据它从过去的加密中学到的数据使用已识别的明文和密文。
• 蛮力攻击：在这种情况下，攻击者使用算法来预测可能的明文逻辑集。然后将猜测的纯文本加密并与初始密码进行比较。
• 字典攻击：在这种情况下，攻击者对字典运行明文或密钥。在试图破解一些加密密码时经常使用这种技术。

密码分析是如何工作的？

推动密码分析的核心目标是暴露缺陷或规避密码算法。密码学家利用密码分析师的研究来改进现有算法或升级低于标准的方法。另一方面，通过密码学创建和增强加密密码和其他技术，密码分析专注于解密加密数据。这两个操作相互转换并被限制在密码学、代码、密码和相关算法的数学研究领域。

研究人员密切关注开发击败加密方案的攻击策略，无需加密密钥即可启动密文加密算法的解密。通常，您使用密码分析来暴露您的概念和执行方法中的缺陷。

如何防范密码分析攻击

不幸的是，除了在整个数字基础设施中使用安全加密方案、密码并保持软件更新之外，您无能为力以建立对密码分析的免疫力。但是，您可以使用以下提示来提高安全性。

• 使用更新的加密和散列算法。一个好的方案是避免使用SHA1和MD5之类的工具，它们不再被认为是安全的。
• 使用长加密密钥。例如，对于 VPN 握手，您的 RSA 密钥应至少为 2048 位。
• 回想一下销毁被取代的密钥。
• 使用强密码并实施经过测试的随机数生成器来管理您的密钥。
• 给你的哈希加盐。在这里，您正在向哈希中添加随机噪声。你应该让你的盐长期和随机化，就像使用密码时一样。
• 如果您的密钥遭到泄露，请采用完美前向保密 (PFS) 来防止过去和未来的会话被解密。这通常用于虚拟专用网络(VPN)。
• 混淆加密流量——您要确保您的流量看起来很正常，并且不会暴露它已加密的事实。像 Obfsproxy 这样的软件是一个很好的示例工具，可以很好地与 Tor 网络配合使用。
• 将入侵检测系统 (IDS) 集成到您的基础设施中——该系统将通知您违规或攻击。但是，这并不能阻止违规行为。但是，它会缩短您的响应时间，使您的系统免受严重损坏。最好将一个好的 IDS 集成到您的系统中。

密码分析的应用

密码分析有几个实际应用。它有时可能与密码学相结合以发挥其全部潜力。以下是一些应用程序：

#1。存储完整性

您可以使用密码分析来维护存储的完整性。在这种情况下，您可以在访问控制系统中使用锁和钥匙来保护数据免遭不必要的访问。您还可以创建加密校验和以确定存储在动态环境中的数据的真实性，在动态环境中病毒很容易采用修改数据的方法。在数据传输期间生成校验和并与预期值进行比较。密码分析有助于保护因大量数据或长期暴露而易受攻击的存储介质。

#2。身份认证

在身份认证中，您的主要关注点是确认用户访问数据的权限。密码分析在密码交换期间促进了这一过程。现代系统将密码转换与个人属性相结合，以可靠有效地识别用户。密码以加密格式存储，具有访问权限的应用程序可以使用它们。由于密码以明文形式存储，因此不会危及系统的安全。

#3。系统凭证

您可以使用密码分析和密码学来创建系统的凭证。当用户登录到您的系统时，他们总是必须出示个人凭证证明才能被允许进入。现在正在创建电子证书以促进电子验证。这种技术通常应用于智能卡以进行加密操作，包括存储数据。

#4。数字签名

数字签名通常用于通信以验证消息来自已知的发件人。这类似于笔和纸文档签名。当然，如果数字签名要取代模拟签名，它们是使用密码分析技术制作的。如果组织的团队分布在许多地点并且尚未亲自开会以执行一些协作文书工作，这似乎很有帮助。使用数字签名格式，任何拥有公钥的人都可以验证文档，这在加密货币领域被广泛采用。

#5。电子资金转账 (ETF)

最近，您已经看到电子货币取代了现金交易。电子资金转账、虚拟货币、数字黄金货币、加密货币和直接存款都是基于密码学的资产。考虑 ATM 取款、借记卡支付和电汇是电子货币操作的例子。

如何成为一名密码分析师

在看到广泛的密码分析应用程序之后，您可能会考虑成为一名密码分析员。如果这样做，您可能会致力于开发算法、密码和安全系统来加密数据。您还应该期望分析和解密加密方法和电信协议中的信息。

您还可以等待执行诸如设计安全系统、保护关键信息不被拦截、测试计算模型的可靠性、加密财务数据、开发统计和数学模型以分析数据以及解决安全问题等角色。如果这足够令人兴奋，请继续阅读并了解如何成为其中一员。

您可以获得计算机科学、工程、数学或电气和电子工程等相关领域的学士学位。但是，一些组织仍然可以根据高强度培训和实践经验雇用您，而无需获得技术学位。拥有一些网络安全认证是一个额外的优势。

最后的话

密码分析与其说是攻击本身，不如说是网络攻击的一种手段。对于大多数抵抗密码分析尝试的加密系统，了解那些容易受到攻击的人需要复杂的数学能力，这不是开玩笑的。 如果您正在考虑学习密码分析，那么在金融、存储和身份识别领域等广泛的产品领域工作是一个令人兴奋的领域。您已经了解了密码分析的强大功能以及它对构建实际应用程序的帮助有多大。追求密码分析是可以的，而且使用你的技能会更好，比如构建更安全的实用程序。