Taggat med: kryptoanalys

MUST och KTH anordnar tävling i kryptoanalys

Kungliga Tekniska högskolan (KTH) anordnar en tävling i kryptoanalys i samarbete med avdelningen för krypto och IT-säkerhet vid den militära underrättelse- och säkerhetstjänsten (MUST).

Information gällande tävlingen

Tävligen består av sex uppgifter i form av sex kryptotexter som skall forceras. I vissa uppgifter efterfrågas mer information än själva klartexten. Den första uppgiften är anslagen på KTHB. Resterande uppgifter är anslagna på olika platser på campus.

Respektive uppgifts lösning anger var nästa uppgift står att finna. Uppgifterna är således avsedda att lösas i ordning. Alla kryptotexter är skapade med elementära handchiffer. Uppgifterna är så utformade att kryptotexterna skall medge forcering även om det i vissa fall kan fordras en viss arbetsinsats och vissa kunskaper i kryptologi för att finna lösningen.

Härutöver krävs viss kunskap i det svenska språket.

Tävlingen pågår fram till och med kl. 23:59:59 den 13 november 2017.

För mer information se följande PDF:

Intervju med Martin som är kryptolog på MUST

MUST, Militära Underrättelse- och Säkerhetstjänsten

Jag fick möjlighet att ställa några frågor till Martin som jobbar som kryptolog på Militära underrättelse- och säkerhetstjänsten, MUST.

MUST ansvarar bland annat för att kravställa, granska och godkänna kryptosystem och IT-säkerhetprodukter med mycket höga krav på kvalitet och säkerhet. Alla kryptosystem som är avsedda att skydda det svenska rikets säkerhet måste godkännas av MUST och personer som Martin.

Vad är det bästa med ditt jobb?

Att jag får möjlighet att arbeta heltid som kryptolog. Jag hade tidigt en förkärlek för kryptologiområdet. Redan när jag började mina studier funderade jag kring att bli kryptolog.

I mitt arbete får jag möjlighet att kombinera teori och spjutspetsforskning med ett gediget praktiskt kryptologiskt hantverk, samtidigt som jag upplever att mitt arbete är meningsfullt.

Vi bidrar på ett konkret sätt till att skydda rikets säkerhet. Även om väpnade konflikter lyckligtvis hör till ovanligheterna i vårt närområde bedrivs passiv inhämtning i form av exempelvis signalspaning kontinuerligt mot våra system. Även aktiva attacker av olika slag förekommer.

Vad kännetecknar ett bra krypto?

MGC Kryapp 301
MGC Kryapp 301, Bild: MUST

Ett bra och säkert kryptosystem kännetecknas i min mening först och främst av att det är lättanvänt och möter användarnas faktiska behov.

Kerckhoffs — en känd man med många principer — hade insett ovanstående redan år 1883 när han formulerade sin sjätte princip: ”Enfin, il est nécessaire, vu les circonstances qui en commandent l’application, que le système soit d’un usage facile, ne demandant ni tension d’esprit, ni la connaissance d’une longue série de règles à observer.” i sitt verk ”La Cryptographie Militaire”. (Fritt översatt till svenska)

Avslutningsvis, är det nödvändigt, givet de omständigheter som föranleder dess tillämpning, att systemet är enkelt att använda, och varken vållar själsspänning eller fordrar kännedom om en lång rad regler att efterleva.

Det är viktigt att användarna har en erforderlig utbildning, att det finns regelverk och instruktioner som är enkla att följa och som säkerställer ett korrekt handhavande av systemet, och att det sker kontroller av att dessa regelverk och instruktioner efterlevs, för att ett system ska vara säkert. Genom upplysning bygger vi säkerhet.

Yves Gyldén, en känd svensk kryptolog, och något av en pionjär inom området i Sverige på 30-talet, drog liknande slutsatser som Kerckhoffs efter att ha studerat de olika chifferbyråernas forceringsförehavanden under världskriget. Han skriver bland annat:

Föga hjälpa manövrer, huru fältmässiga de än äro. De kunna aldrig uppkonstruera den själsspänning under vilken mången chiffrör försummar elementära försiktighetsåtgärder på grund av att chiffreringsproceduren är för invecklad eller för tidsödande.

Ska ett system ytterst fungera under krigsliknande eller på annat sätt ansträngda förhållande krävs att systemet är användarvänligt. Användaren har i allmänhet andra saker att uppehålla sig vid än kryptosystemet.

Utöver ovanstående är det givetvis helt centralt att det kryptologiska systemet, i vilket exempelvis kryptoalgoritmer ingår, är dimensionerat för att motstå den avsedda angriparen under hela den tid som ett skyddsbehov föreligger, och att systemet erbjuder rätt slags skydd.

Kryapp 9411 / PGAI, Bild: Tutus
Kryapp 9411 / PGAI, Bild: Tutus

När man som lekman tänker på kryptologiska system är det kanske främst sekretesskydd som kommer i åtanke — det vill säga system som skyddar uppgifters sekretess — men det finns många andra slags skydd som ett kryptologiskt system kan tillhandahålla. Några exempel är riktighetsskydd, skydd mot falsk signalering, återuppspelningsskydd, intrångsskydd och olika former av skydd mot trafikanalys. Tillgänglighetsaspekter måste också beaktas.

I fallet sekretesskydd är det särskilt svårt att dimensionera skyddet eftersom att uppgifter som krypteras med systemet då måste förbi omöjliga att forcera fram tills dess att sekretessen upphör.

Det vill säga: Om uppgifterna är hemliga i 50 år måste systemet förbli omöjligt att forcera 50 år efter att systemet har tagits ur drift och den sista uppgiften har sänts. Betraktar man den teknikutveckling som har skett under de senaste 50 åren och funderar över vad vi kommer befinna oss 50 år i framåt i tiden inser man vidden av det uppdragets svårighet.  Lägg därtill att vår dimensionerande hotaktör är en statsaktör i form av främmande makts underrättelsetjänst.

Kryapp 5401 / MGDI, Bild: Sectra
Kryapp 5401 / MGDI, Bild: Sectra

Kryptologi, och särskilt sekretesskydd, är oförlåtande. I och med att en kryptotext sänds görs en utfästelse om att kryptotexten kommer att förbli omöjlig att forcera under hela den tidsperiod som ett behov av ett sekretesskydd föreligger. Det är omöjligt att i efterhand ångra sändningen. Man kan inte heller i efterhand förhindra sekretessförluster genom att då uppdatera systemet. En angripare som lyckas forcera ett system kommer att göra allt för att hemlighålla detta faktum. Därför måste systemet vara korrekt dimensionerat redan i utgångsläget.

För att kunna dimensionera system korrekt, och för att kunna möta nya attacker och brister som uppdagas redan i ett tidigt stadie, bedriver vi en omfattande omvärldsbevakning. Inom ramen för den följer vi exempelvis den akademiska forskningen. Vi bedriver också egen forskning och vi deltar i olika typer av forskningsprojekt och samarbeten. För närvarande forskar jag själv på hur kvantdatorer — det vill säga datorer som utnyttjar kvantmekaniska fenomen för att utföra beräkningar — i framtiden kommer kunna användas för att utföra kryptoanalys. Syftet är att bättre förstår hur vi idag ska agera för att på lång sikt skydda svenska intressen.

En annan sak som utmärker säkra kryptosystem är att de redan från början har konstruerats på ett sådant sätt att det är enkelt att formellt påvisa egenskaper i systemet och att verifiera dess säkerhetskritiska funktionalitet.

Därför är vi delaktiga i hela systemets livscykel från kravställning av systemet, till utveckling och design, till implementation, serieproduktion, verifiering, godkännande och driftsättning, till förvaltning och slutlig avveckling. I varje delsteg säkerställer vi att systemet utformas på ett sådant sätt att den slutliga produkten kommer kunna möta våra säkerhetskrav.

Kryapp 9301 / MGEI, Bild: Advenica
Kryapp 9301 / MGEI, Bild: Advenica

Under hela livscykeln måste sekretessen som omgärdar våra kryptosystem tryggas. Härutöver måste systemens riktighet skyddas. Angripare får inte ges möjlighet att manipulera våra kryptosystem.

När ett kryptosystem väl har tagits i drift måste det försörjas med kryptonycklar. En viktig del av vår verksamhet utgörs därför av vår nationella nyckelproduktion och nyckeldistribution. Den utformas så att den ska kunna fungera i krig.

Jag tror att jag vågar påstå att det främst är ovanstående faktorer som är centrala för att ett system ska kunna sägas vara säkert. Det är svårt och resurskrävande att ta fram säkra kryptosystem och att säkerställa att de handhas på rätt sätt.

Det är därför som vi har ett starkt mandat, och det är därför som kryptosystem som ska användas för att skydda hemliga uppgifter som rör rikets säkerhet först måste godkännas av oss.

Det är också därför som vi inte bara tar fram system för Försvarsmakten utan för hela Totalförsvaret. Våra system används civilt för att skydda exempelvis samhällskritisk infrastruktur.

Bild: Alexander Karlsson/Combat Camera/Försvarsmakten

Vad har du för tips till den som funderar över sitt yrkesval och som vill bli kryptolog?

Den som vill bli kryptolog bör i första hand ha ett brinnande intresse för kryptologiområdet och såväl en praktisk som teoretisk fallenhet för området.

KRYAPP 3021, Bild: FMV
KRYAPP 3021, Bild: FMV

Det är viktigt att personen ifråga inser hur oförlåtande kryptologiområdet är, och att hon eller han kan klara av att fullständigt genomlysa ett system och analysera alla angreppssätt mot detsamma. Ihärdighet, disciplin, och en förmåga att se problem från olika infallsvinklar är viktiga egenskaper hos en bra kryptolog. Härutöver krävs givetvis goda kunskaper i kryptologi.

För att återigen citera Gyldéns uppfordrande utläggningar:

Plikttrogenhet och disciplin är en god grund att bygga på. Den är otillräcklig inom en chiffertjänst. Kunskap och intelligens utgöra en långt säkrare grund.

Personer som söker tjänst hos oss som kryptolog bör ha en civilingenjörsutbildning eller masterutbildning inom ett tekniskt eller matematiskt ämne med fokus på problemlösning, eller motsvarande kunskaper förvärvade på annat sätt. En forskarutbildning såsom en doktors- eller licentiatexamen är meriterande. Men utbildningen är inte allt; man behöver en förmåga att faktiskt få saker gjorda i praktiken, och man måste kunna kommunicera med andra människor såväl i tal som i skrift. Man måste förstå dagens teknik och hur moderna kryptoapparater och kryptosystem fungerar tekniskt.

Kryptologiområdet är fortfarande ett smalt område, särskilt på den nivå där vi verkar. Därför måste den som vill bli kryptolog vara beredd att satsa ganska högt. Å andra sidan finns det få kryptologer i landet, och därmed få personer för oss att anställa. Vi söker nu både etablerade kryptologer och blivande kryptologer som får en del av sin utbildning här hos oss.

Härutöver söker vi andra typer av kompetenser, såsom IT-säkerhetsexperter och experter på mjuk- och hårdvara.

För att bygga säkra kryptosystem krävs inte bara kryptologer.

Vilka tekniska utmaningar ser du att ni ställs inför i framtiden?

Vi ser att komplexiteten i vår uppgift ständigt ökar. Utvecklingen har gått från enbart handchiffer, till mekaniska och sedermera elektromekaniska kryptoapparater, till enklare elektroniska apparater, fram till dagens jämförelsevis mycket komplexa kryptosystem. Än ser vi inget tecken på att komplexitetstillväxten avmattas. Tvärtom. För att kunna granska och konstruera kryptoapparater samt följa omvärldsutvecklingen krävs en hel uppsjö olika mycket djupa tekniska kompetenser och betydande resurser. Det är viktigt att säkerställa tillgången på kompetens och resurser inför framtiden.

KRYPTOTELEFON 710, Bild: FMV
KRYPTOTELEFON 710, Bild: FMV

Livstiden för kryptoapparaterna som vi tar fram förkortas i och med den snabba teknikutvecklingen. Samtidigt förlängs utvecklingstiderna. Det gäller därför att satsa rätt från början och att ta fram apparater med en lång livslängd och ett brett användningsområde.

Det finns också utmaningar som är kopplade till globaliseringen och till att vi gradvis håller på att förlora kapaciteten att producera avancerad teknisk utrustning såsom kryptoapparater inom landet. När vi tillverkar kryptoapparater är sekretessen kring systemen och inte minst riktigheten av yttersta vikt. Förr i tiden kunde man inspektera en mekanisk hjulverksmaskin och se att den fungerade enligt specifikationen. Det är inte längre möjligt med dagens system. Av dessa skäl är det viktigt att vi har erforderlig kontroll över produktionen.

Det är en utmaning inför framtiden.

Blivande kryptolog?

Kryptoanalys med Cube

Den välkände kryptogurun Adi Shamir gav under konferensen Crypto 2008 en föreläsning om en ny typ av kryptoattack som kallas för ”Cube”. Cube kan användas för att angripa block- och strömkrypton.

Abstract. Almost any cryptographic scheme can be described by tweakable polynomials over
GF(2), which contain both secret variables (e.g., key bits) and public variables (e.g., plaintext bits
or IV bits). The cryptanalyst is allowed to tweak the polynomials by choosing arbitrary values for
the public variables, and his goal is to solve the resultant system of polynomial equations in terms
of their common secret variables. In this paper we develop a new technique (called a cube attack)
for solving such tweakable polynomials, which is a major improvement over several previously
published attacks of the same type.

Läs mer på ePrint:

Cryptology ePrint Archive: Report 2008/385 – Cube Attacks on Tweakable Black Box Polynomials.

NSA lär dig trafikanalys

Den amerikanska myndigheten NSA har nu deklassificerat ett antal dokument där två är intressanta:

I det första dokumentet hittas exempel på klassisk militär kryptoanalys, och innehåller den grundläggande information som behövs för att lösa Zendian Problemet. Den andra handlar om radio-operatörers beteenden:

Introduktion till kryptoanalys

Intresserad av kryptoanalys? Triop AB utför konsultuppdrag inom detta område. Läs mer här >

ScienceBlogs.com har en intressant artikel skriven av Mark C. Chu-Carroll som går igenom grundläggande kryptoanalys. Om du är intresserad av att dekryptera lättare krypton så rekommenderas denna artikel.

To understand why serious encryption algorithms are so complex, and why it’s so important to be careful with the critical secrets that make an encryption system work, it’s useful to understand something about how people break encryption systems. The study of this is called cryptanalysis, and it’s an amazingly fascinating field of applied mathematics.