密码学基础（三）密码分析

本文首发于 2017-10-30 13:23 原地址：http://www.blockchainbrother.com/article/81

此次和大家谈一谈密码分析。区块链技术当中一个很重要的组成部分就是密码学，作为从事区块链研究的工程技术人员，应该对密码学有一定的了解。现我想分享一些密码学的基本概念以供交流学习，大家共同学习，更加充实对区块链技术的理解

密码分析

密码编码学的主要目的是保持明文（或者是密钥）的秘密并防止窃听者（也可以叫对手、攻击者、截取者、入侵者、敌人等）知晓。这里假设窃听者完全能够截获发送者和接收者之间的通信。

密码分析学是在不知道密钥的情况下，恢复明文的科学。成功的密码分析可以恢复消息的明文或者密钥。与此同时，密码分析也可以验证出密码体制的弱点，并最终恢复明文或者密钥。

注：密钥通过非密码分析方式的丢失叫做泄露（compromise）。

对密码进行分析的尝试称为攻击（attack）。A.Kerckhoffs 早在19世纪就阐明了密码分析的一个基本假设，此假设就是秘密必须全寓于密钥中。Kerckhoffs假设密码分析者已知密码算法以及其实现的全部资料。虽然在实际的密码分析中并不总是拥有如此详细的信息，但理应如此假设。这样如果不能破译算法，那么即便了解算法是如何工作的也是徒然。当然，如果连算法的知识和相关资料都没有，那就肯定无法破译。

现我列出常用的四类密码分析攻击，在此假设每一类密码分析者都知道所用的加密算法的全部知识。

1）唯密文攻击（ciphertext-only attack）。密码分析者有一些消息的密文，这些消息都用相同的加密算法进行加密。密码分析者的任务就是恢复尽可能多的明文，或者最好能推算出加密消息的密钥，以便可采用相同的密钥破解其他被加密的消息。

已知：

...

推导出：或者找出一个算法从

推导出

2）已知明文攻击（known-plaintext attack）。密码分析者不仅可得到一些消息的密文，而且也知道这些消息的明文。分析者的任务就是用加密信息推出用来加密的密钥或导出一个算法，此算法可以对用相同密钥加密的任何新消息进行解密。

已知：推导出，密钥K，或者从推导出的算法。

3）选择明文攻击（chosen-plaintext attack）。分析者不仅可以得到一些消息的密文和相同的明文，而且还可以选择被加密的明文。这比已知明文攻击更加有效，因为密码分析者能选择特定的明文块进行加密，那些块可能产生更多关于密钥的信息。分析者的任务就是推导出用来加密消息的密钥或导出一个算法，此算法可以对用相同密钥加密的任何新消息进行解密。

已知：其中可以由密码分析者选择。

推导出：密钥K，或者从推导出的算法。

4）自适应选择明文攻击（adaptive-chosen-plaintext attack）。这是选择明文攻击的特殊情况。密码分析者不仅能够选择被加密的明文，还可以基于以前加密的结果修正这个选择。在选择明文攻击中，密码分析者还可以选择一大块被加密的明文。而在自适应选择明文攻击中，可以选择较小的明文块，然后再基于第一块的结果选择另一个明文块，以此类推。

除了以上介绍的4类密码分析攻击，还有至少三类其它的密码分析攻击。接上文排序如下：

5）选择密文攻击（chosen-ciphertext attack）。密码分析者能选择不同的被加密的密文，并可得到对应的解密的明文。例如，密码分析者访问一个防篡改的自动解密盒，密码分析者的任务就是推导出密钥。

已知：推导出：K。

这种攻击主要用于公开密钥算法。选择密文攻击有时也可以有效的用于对称算法。

注：有时选择明文攻击和选择密文攻击一起称为选择文本攻击（chosen-text attack）。

6）选择密钥攻击（chosen-key attack）。这种攻击并不表示密码分析者能够选择密钥，其只是表示密码分析者具有不同密钥之间关系的有关知识。

此种方法比较晦涩和奇特，并不是很实际。

7）软磨硬泡攻击（rubber-hose cryptanalysis）。密码分析者威胁、勒索，或者通过折磨某人，直到其给出密钥为止。

通过行贿获取密钥的方法，有时称为购买密钥攻击（purchase-key attack）。这些是非常有效的攻击，并经常是破译算法的最便捷途径。

于中阳 Mercina-zy