Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- aes [2023/09/25 08:02] – created katarina
+++ aes [2023/11/27 09:19] (current) – external edit 127.0.0.1
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====AES====
+**AES (Advanced Encryption Standard)**, poznat i pod svojim originalnim nazivom **Rijndael**, sustav je simetrične kriptografije temeljen na supstitucijsko-permutacijskim poljima. \\
+{{ :perm.png?nolink&500 | Shema supstitucijsko-permutacijskog polja}}
+AES koristi fiksnu veličinu bloka od 128 bitova te veličinu ključa od 128, 192 ili 256 bitova. Provodi se nad matricom 4x4, odnosno nad pravokutnim nizom bajtova u 4 retka i 4 stupca. Na sličan način tretira se i ključ koji je pohranjen u 4 retka i N stupaca, gdje je N ovisan o veličini ključa i može biti 4,6 ili 8. AES se pri enkripciji koristi operacijama zamjene znakova, posmicanja redova, miješanja stupaca te dodavanja potključa.\\
+{{ :aes.png?nolink&500 | AES enkripcijski postupak}}
+Funkcije koje AES koristi matematički su opisane u nastavku:\\
+**1) Zamjena znakova**  \\
+<file>
+znak = Sbox[znak]
+</file>
+**2) Dodaj potključ**
+	blok = blok ⊕ potključ[i]
+**3) Posmakni redove**\\
+Rotira (kružno posmiče) znakove ulijevo u svim retcima osim prvog za unaprijed poznati broj mjesta koji je ovisan o N. \\
+**4) Pomiješaj stupac bloka**\\
+ Množi se stupac po stupac bloka s fiksnim polinomom:\\
+<file>
+a(x) = 03Hx3 + 01Hx2 + 01Hx + 02H mod x4+1
+</file>
+Odnosno, za svaki stupac bloka računa se stupac novog stanja:\\
+{{ :mixcol.png?nolink&180 |}}
+Postoje razni načini AES kriptiranja koji određuju kako se ulazni podatci dijele u blokove, kako se blokovi kriptiraju i kombiniraju, kako enkripcija upravlja problemima kao što su integritet podataka ili inicijalizacijski vektori (IV) i slično.
+Često korišteni AES načini kriptiranja su:\\
+**1) ECB (Electronic Codebook)**
+  * Svaki blok teksta kriptira se odvojeno s istim ključem
+  * Identični blokovi jasnog teksta rezultiraju identičnim blokovima skrivenog teksta
+  * Nije siguran za enkripciju većih količina ulaznih podataka zbog mogućnosti ponavljanja uzoraka
+  * Korištenje ovog načina kriptiranja se ne preporučuje
+{{ ::aes_ecb.png?nolink&500 | ECB shema}}
+**2) CBC (Cipher Block Chaining)**
+  * Svaki blok jasnog teksta se XOR-a sa skrivenim tekstom prošlo kruga enkripcije
+  * Potreban je inicijalizacijski vektor IV koji se mora izabrati nasumično
+  * IV se šalje zajedno sa skrivenim tekstom
+  * Potrebno nadopuniti poruku tako da je duljina višekratnik veličine bloka
+  * Sigurna enkripcija pod razumnim pretpostavkama
+{{ ::aes_cbc.png?nolink&500 | CBC shema}}
+**3) CFB (Cipher Feedback) i OFB (Output Feedback)**
+  * Slični protočnoj enkripciji, tj. jednokratnoj bilježnici
+  * Dekripcija jednaka enkripciji
+  * Trebalo bi svaki put koristiti različit inicijalizacijski vektor
+{{ ::aes_ofb_cfb.png?nolink&500 | CFB/OFB shema}}
+**4) CTR (Counter Mode)**
+  * sličan protočnoj enkripciji, tj. jednokratnoj bilježnici
+  * na temelju ključa i IV izračuna se niz bitova koji se XOR-a s jasnim tekstom
+  * može se paralelizirati
+  * ne zahtijeva nadopunjavanje poruke (eng. //padding//)
+{{ ::aes_ctr.png?nolink&500 | CTR shema}}
+**5) GCM (Galois/Counter Mode)**
+  *način autentifikacijskog kriptiranja koji je primjenjiv samo za simetrične blok algoritme s veličinom bloka od 128 bitova
+  * samo za autentifikaciju – koristi [[mac|MAC]]
+  * ulaz: jasni tekst, IV, povezani autentifikacijski podaci (Associated Data, AD ), duljina povezanih podataka i duljina kriptiranog teksta
+  * izlaz: autentifikacijska značka (Auth Tag)
+{{ ::gcm.png?nolink&500 | GCM shema}}
+Generalno se ne preporučuje koristiti način kriptiranja ECB. Inicijalizacijski se vektor ne smije ponavljati i mora biti generiran slučajno, a ne smije se ponavljati ni simetrični ključ.
+__PRIMJER__ -**Zadatak s Hacknite platforme - AES kriptirana poruka**
+<file>
+Ivan je na faksu učio o modernim kriptografskim algoritmima. Toliko je očaran AES algoritmom da je odlučio
+samostalno napraviti program za šifriranje svojih najtajnijih informacija. Pokušaj dešifrirati ciphertext
+kako bi provjerio je li Ivanov program zaista siguran.
+ciphertext (u zasebnoj datoteci):
+a3123d702aaa296e36e4054dcb0031479d8affcae34dd12757b19868eee63f79e83e9687e10fc74dbd3c1a61bfdb4ec98a75
+f2c75eed1402d3edfd8dc28531c6d75a3786750afa0f48524d9adb4ec98a7538f2c75eed1402d3edfd8ddb4ec98a7538f2c75eed
+d3edfd8d64019b35eac50ab04f0239080a879f000b42253688df27967c492e721c9e91407edcf9ebd01fd7a17bc0219784322b
+f0b42253688df27967c492e721c9e91402b5bebae08f2851e97e139390d4d6245925a96bbca45277ebecfd06fa54b510edb4ec98a
+f2c75eed1402d3edfd8d7edcf9ebd01fd7a17bc0219784322b5f3454fe7467cd0e2b6036f48a3c2246930b42253688df27967c
+e721c9e91403856820345c0e11691b05d22b6005906668020a4b98905a562e051955ea720177edcf9ebd01fd7a17bc021978432
+b5fec0e366b9ea7d725dc81fdec29b57bb3
+Napomena: u ciphertextu nema znakova novog reda, ali su ovdje dodani radi lakše čitljivosti.
+telnet chal.platforma.hacknite.hr 8083
+netcat chal.platforma.hacknite.hr 8083
+Flag je u formatu CTF2022[brojevi]
+</file>
+U prilogu se nalazi i datoteka encrypt.py.
+Pokušajmo se spojiti na chal.platforma.hacknite.hr i port 8083. Imamo mogućnost pisanja, a kao rezultat dobijemo ispis kodiranog teksta koji smo unijeli. U encrypt.py datoteci. vidimo da se koristi AES ECB mod (linija 19: cipher = AES.new(key, **AES.MODE_ECB**)) te da se svaki znak jasnog teksta tretira kao zasebni blok. U ECB načinu rada se svaki isti blok jasnog teksta uvijek šifrira u isti ciphertext. Uvjerimo se da je zaista tako. Upišimo jedno slovo, a zatim ponovimo to isto slovo tri puta:
+{{ :nc-a.jpg?600 |}}
+Vidimo da se svaka pojava istog znaka šifrira jednako, što i odgovara AES ECB modu. Sad upišimo dio flaga koji znamo, a zatim i cijeli ciphertext da vidimo gdje u njemu počinje flag:
+{{ :nc-ctf2022.png?600 |}}
+Vidimo da počne odmah na početku. Sad nam preostaje dešifrirati ostatak teksta da bismo dobili flag. Napišimo jednostavnu Python skriptu za to:
+ <code python>
+data = "CTF2022["
+import subprocess
+def get_enc(i):
+    return str(subprocess.check_output(f"echo \"{i}\" | nc chal.platforma.hacknite.hr 8083",
+     shell=True))[2:-3]
+cipher = open("ciphertext", "r").read()
+while data[-1] != "]":
+    #print(data)
+    for x in "123456789[]":
+        #print(data + x)
+        r = get_enc(data + x)
+        if cipher.startswith(r):
+            data += x
+            break
+print(data)
+</code>
+Objasnimo što skripta radi. Kao podatak (//data//) uzeli smo dio zastavice koji nam je poznat. Nakon toga, dok ne dođemo do kraja flaga (znak "]"), uključujući i njega, //brute force// pogađamo koji je idući znak u skupu svih mogućih znakova koji se mogu pojaviti u flagu (brojevi i uglate zagrade). Svaki taj mogući znak kodiramo (funkcija //get_enc//) i, ako se kod poklapa s onime što slijedi u tekstu, znači da je taj znak idući i dodajemo ga na konačni flag. Funkcija get_enc jednostavno se spaja netcatom na stranicu zadanu u zadatku i ispisuje rezultat koji se dobije kodiranjem trenutnog znaka. Važno je napomenuti da uzima samo od indeksa 2 s početka do trećeg znaka od kraja jer python dodaje stringovima //b'// na početak stringa i //'\n// na kraj pa da se i ti znakovi ne kodiraju. \\
+Zakomentirani printovi služe za bolje razumijevanje skripte. Poželjno je dodati //sleep()// između svake iteracije petlje kako stranica ne bi primijetila velik broj zahtjeva u kratkom vremenu, ali nije potrebno za ovaj zadatak.
+===Izvori===
+[1] Christof Paar, Jan Pelzl, Understanding Cryptography, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009.\\
+[2] https://platforma.hacknite.hr/challenges\\
+[3] Kriptografija i kriptoanaliza, predavanja, FER\\
+[4] Budin, L.; Golub, M; Jakobović, D., Jelenković, L (2010.) (2013.), Operacijski sustavi, Element, Zagreb\\
+[5] https://csrc.nist.gov/csrc/media/projects/cryptographic-standards-and-guidelines/documents/aes-development/rijndael-ammended.pdf