Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Криптографиялық техника
Cryptographic technique
Шашу және іріктеу – бұл қауіпсіз канал арқылы деректерді жібергенде шифрлауды қолданбастан құпиялылықты қамтамасыз ететін криптографиялық техника. Атауы ауыл шаруашылығынан алынған: астық жиналғаннан және соққаннан кейін, ол жеуге жарамсыз талшықты шабуылмен араластырылады. Содан кейін шабуыл мен астық іріктеу арқылы бөлінеді, ал шабуылдар тасталады. Бұл криптографиялық техниканы Рон Ривест ойлап тапты және 1998 жылдың 18 наурызында онлайн мақалада жариялады. Бұл дәстүрлі шифрлау мен стеганографияға ұқсас болғанымен, оны екі санаттың біріне де жатқызуға болмайды. Бұл техника жіберушіге өз хабарламасын шифрлау үшін жауапкершіліктен бас тартуға мүмкіндік береді. Шашу және іріктеуді пайдаланғанда, жіберуші хабарламаны шифрланбаған түрде, ашық мәтінде жібереді. Жіберуші мен алушы құпия кілтті бөліседі, бірақ оны тек аутентификация үшін қолданады. Дегенмен, үшінші тарап бір уақытта арнайы жасалған хабарламаларды сол канал арқылы жіберіп, олардың байланысын құпияға айналдыра алады.
Chaffing and winnowing is a cryptographic technique to achieve confidentiality without using encryption when sending data over an insecure channel. The name is derived from agriculture: after grain has been harvested and threshed, it remains mixed together with inedible fibrous chaff. The chaff and grain are then separated by winnowing, and the chaff is discarded. The cryptographic technique was conceived by Ron Rivest and published in an on line article on 18 March 1998. Although it bears similarities to both traditional encryption and steganography, it cannot be classified under either category. This technique allows the sender to deny responsibility for encrypting their message. When using chaffing and winnowing, the sender transmits the message unencrypted, in clear text. Although the sender and the receiver share a secret key, they use it only for authentication. However, a third party can make their communication confidential by simultaneously sending specially crafted messages through the same channel.
Қалай жұмыс істейді
secure channelsecure channelАлиса→Чарльз→Боб 4 пакет құрастырады, олардың әрқайсысында оның хабарламасының бір биті және жарамды MAC сериялық нөмірі болады. Serial Bit MAC 1 1 234 2 0 890 3 0 456 4 1 678 4 кері биттері мен жарамсыз MAC бар 4 шашақ пакетін қосады (шашақ). Serial Bit MAC 1 0 321 1 1 234 2 0 890 2 1 987 3 0 456 3 1 543 4 0 765 4 1 678 жарамсыз MAC бар пакеттерді тастап, хабарламаны қалпына келтіреді (winnowing). Бұл мысалда Алиса Бобқа "1001" хабарламасын жібергісі келеді. Қарапайымдық үшін, барлық жұп MAC жарамды, ал тақ MAC жарамсыз деп есептейік. Жіберуші (Алиса) қабылдаушыға (Боб) хабар жібергісі келеді. Ең қарапайым жағдайда, Алиса өзінің хабарламасындағы символдарды тізімдейді және әрқайсысын жеке пакетте жібереді. Егер символдар жеткілікті күрделі болса, мысалы, табиғи тіл мәтіні сияқты, шабуылшы шынайы символдарды нашар жасалған шашақ символдарынан ажырата алады, бұл стеганография сияқты проблеманы тудырады – өте шынайы жалғандар жасау қажет. Бұған жол бермеу үшін символдарды тек бір 0/1 битіне дейін азайтуға болады, ал шынайы жалғандарды 50:50 пропорцияда кездейсоқ түрде жасауға болады, олар шынайы символдардан ажыратылмайды. Жалпы, әдіс әр символдың ретпен келуін және қабылдаушымен расталуын талап етеді. Пакеттердің реттілігін өзгерте алатын желілерде іске асырылған кезде жіберуші символдың сериялық нөмірін пакетке, символдың өзін (шифрланбаған күйде) және хабарламаны растау кодын (MAC) қосады. Көптеген MAC-тер Алиса мен Бобтың біртал ай секретті кілтін пайдаланады, бірақ қабылдаушы пакеттерді растау әдісіне ие болуы жеткілікті. Ривест шашу және желімдеудің қызықты қасиеті – үшінші тараптар (мысалы, ISP) жіберуші/қабылдаушымен келісім немесе координация қажет етпей, байланысқа қосылуы мүмкін екенін атап өтті. Алисаның пакеттерін Бобқа жеткізетін үшінші тарап ("Чарльз" деп атайық), пакеттерді сәйкес келетін сериялық нөмірлері, кездейсоқ символдары және MAC орнына кездейсоқ сан бар жалған пакеттермен ("шашақ" деп атайық) араластырады. Чарльз бұл үшін кілтті білуі қажет емес (нақты MAC-тер жеткілікті үлкен, сондықтан мысалдан айырмашылығы, кездейсоқ түрде жарамды MAC жасау өте сирек). Боб MAC-ті шынайы хабарламаларды табу үшін пайдаланады және "шашақ" хабарламаларын тастайды. Бұл процесс "желімдеу" деп аталады. Алиса мен Чарльздің арасында тыңдаушы Алисаның хабарламасын оңай оқи алады. Бірақ Чарльз бен Бобтың арасында тыңдаушы қай пакеттердің жалған, қайсысы шынайы екенін анықтауы керек (яғни, "желімдеу", немесе "бидайды сабаннан ажырату"). Бұл MAC қауіпсіз болса және Чарльз пакет шынайылығы туралы ақпаратты (мысалы, уақыт бойынша) жібермесе, мүмкін емес. Егер мысалға төртінші тарап қосылса ("Дарт" деп атайық), ол Алисаның атынан жалған хабарламалар жібергісі келсе, ол Алисадан құпия кілтін ашуды талап етеді. Егер Дарт Алисаны аутентификациялық кілтті ашуға мәжбүрлей алмаса (оның білімі оған Алисадан хабарламаларды жасалмалауға мүмкіндік береді), онда оның хабарламалары құпия болып қалады. Чарльз, керісінше, Дарттың нысанасы емес, өйткені оның құпия кілті жоқ.
secure channelinsecure channelAlice→Charles→Bobconstructs 4 packets, each containing one bit of her message and a valid MAC Serial Bit MAC 1 1 234 2 0 890 3 0 456 4 1 678adds 4 chaff packets with inverted bits and invalid MAC, shown in italics (chaffing) Serial Bit MAC 1 0 321 1 1 234 2 0 890 2 1 987 3 0 456 3 1 543 4 0 765 4 1 678discards packets with invalid MAC to recover the message (winnowing)In this example, Alice wishes to send the message "1001" to Bob. For simplicity, assume that all even MAC are valid and odd ones are invalid. The sender (Alice) wants to send a message to the receiver (Bob). In the simplest setup, Alice enumerates the symbols in her message and sends out each in a separate packet. If the symbols are complex enough, such as natural language text, an attacker may be able to distinguish the real symbols from poorly faked chaff symbols, posing a similar problem as steganography in needing to generate highly realistic fakes; to avoid this, the symbols can be reduced to just single 0/1 bits, and realistic fakes can then be simply randomly generated 50:50 and are indistinguishable from real symbols. In general the method requires each symbol to arrive in order and to be authenticated by the receiver. When implemented over networks that may change the order of packets, the sender places the symbol's serial number in the packet, the symbol itself (both unencrypted), and a message authentication code (MAC). Many MACs use a secret key Alice shares with Bob, but it is sufficient that the receiver has a method to authenticate the packets. Rivest notes an interesting property of chaffing and winnowing is that third parties (such as an ISP) can opportunistically add it to communications without needing permission or coordination with the sender/recipient. A third party (dubbed "Charles") who transmits Alice's packets to Bob, interleaves the packets with corresponding bogus packets (called "chaff") with corresponding serial numbers, arbitrary symbols, and a random number in place of the MAC. Charles does not need to know the key to do that (real MACs are large enough that it is extremely unlikely to generate a valid one by chance, unlike in the example). Bob uses the MAC to find the authentic messages and drops the "chaff" messages. This process is called "winnowing". An eavesdropper located between Alice and Charles can easily read Alice's message. But an eavesdropper between Charles and Bob would have to tell which packets are bogus and which are real (i. e. to winnow, or "separate the wheat from the chaff"). That is infeasible if the MAC used is secure and Charles does not leak any information on packet authenticity (e. g. via timing). If a fourth party joins the example (named Darth) who wants to send counterfeit messages to impersonate Alice, it would require Alice to disclose her secret key. If Darth cannot force Alice to disclose an authentication key (the knowledge of which would enable him to forge messages from Alice), then her messages will remain confidential. Charles, on the other hand, is no target of Darth's at all, since Charles does not even possess any secret keys that could be disclosed.
Вариациялар
Жоғарыда сипатталған шатастыру және сыпыру техникасының қарапайым түрі бастапқы хабарламаның әр битіне көптеген қосымша биттерді қосады. Таратуды тиімдірек ету үшін Алиса өзінің хабарын толық немесе толық емес түрлендіру арқылы өңдеп, содан кейін оны әлдеқайда ірі бөліктермен жібере алады. Шашақ пакеттері де сәйкес түрде өзгертілуі керек. Түпнұсқалық хабарламаны тек оның барлық бөліктерін білгенде ғана қайта құруға болады, сондықтан Чарльз пакеттердің дұрыс комбинациясын табуды есептеу арқылы мүмкін емес ету үшін жеткілікті шашақ пакеттерін жіберуі керек. Шатастыру және сыпыру, әсіресе Интернет сияқты пакеттік желілік ортада қолдануға өте қолайлы, онда әрбір хабарлама (оның пайдалы жүктемесі көбінесе кішкентай) жеке желілік пакетпен жіберіледі. Бұл техниканың тағы бір түрінде Чарльз бірнеше жіберушіден келген пакеттерді мұқият араластырады. Бұл Чарльзға жалған пакеттерді жасау және енгізу қажеттілігін жояды. Дегенмен, Алисаның хабарламасының мәтіні Чарльз арқылы бір уақытта байланыс жасайтын басқа тараптардан жеткілікті қорғалмайды. Бұл нұсқа сондай-ақ ақпараттың жария болуына және трафик талдауына қарсы қорғауға көмектеседі.
The simple variant of the chaffing and winnowing technique described above adds many bits of overhead per bit of original message. To make the transmission more efficient, Alice can process her message with an all or nothing transform and then send it out in much larger chunks. The chaff packets will have to be modified accordingly. Because the original message can be reconstructed only by knowing all of its chunks, Charles needs to send only enough chaff packets to make finding the correct combination of packets computationally infeasible. Chaffing and winnowing lends itself especially well to use in packet switched network environments such as the Internet, where each message (whose payload is typically small) is sent in a separate network packet. In another variant of the technique, Charles carefully interleaves packets coming from multiple senders. That eliminates the need for Charles to generate and inject bogus packets in the communication. However, the text of Alice's message cannot be well protected from other parties who are communicating via Charles at the same time. This variant also helps protect against information leakage and traffic analysis.
Құқық қорғау саласындағы әсері
Рон Ривест криптографияға қатысты заңдар, соның ішінде экспорттық бақылаулар, шашырату және іріктеу әдісіне қолданылмайды деп санайды, себебі ол қандай да бір шифрлауды пайдаланбайды. Мақала авторының пікірінше, құқық қорғау мақсатында әрбір адамның аутентификация кілттерін үкіметке берудің қауіпсіздік тұрғысынан аса қауіпті салдары болар еді, өйткені кілттің болуы біреуге басқа біреу ретінде, мысалы, әуе диспетчері ретінде әрекет етуге және қарым-қатынас жасауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, Рон Ривест заңсыз құқық қорғау қызметкерлерінің шашыратуды бейкүнә адамдардың хабарламаларына енгізу арқылы оларды жаңсақ айыптау мүмкіндігін де қарастырады, нәтижесінде шашырату және іріктеу әдісін шектеуге бағытталған заң жобасын жасау өте қиын болады деген қорытындыға келеді.
Ron Rivest suggests that laws related to cryptography, including export controls, would not apply to chaffing and winnowing because it does not employ any encryption at all. The author of the paper proposes that the security implications of handing everyone's authentication keys to the government for law enforcement purposes would be far too risky, since possession of the key would enable someone to masquerade and communicate as another entity, such as an airline controller. Furthermore, Ron Rivest contemplates the possibility of rogue law enforcement officials framing up innocent parties by introducing the chaff into their communications, concluding that drafting a law restricting chaffing and winnowing would be far too difficult.
Қызықты деректер
"Жеңдеу" термині Рональд Ривесттің әкесі ұсынған. 1998 жылы Ривесттің мақаласы жарияланбас бұрын, басқа адамдар оның назарына 1965 жылғы Рекс Стоуттың "Есік қоңырауы соқты" романын жеткізді, ол осыған ұқсас идеяны сипаттайды және осы себепті мақаланың сілтемелер тізіміне қосылды.
The term winnowing was suggested by Ronald Rivest's father. Before the publication of Rivest's paper in 1998 other people brought to his attention a 1965 novel, Rex Stout's The Doorbell Rang, which describes the same concept and was thus included in the paper's references.