ทำไมการเข้ารหัสด้วยแผ่นแบบครั้งเดียวเหมือนกันไม่ดี?

การเข้ารหัสข้อความมีเพียงครั้งแป้นkคุณทำ E n ค( ม. 1 , k ) = ม. 1 ⊕ k$m_1$$k$$Enc(m_1,k) = m_1 \oplus k$

หากคุณใช้เดียวกันในการเข้ารหัสข้อความที่แตกต่างm 2คุณจะได้รับ E n c ( m 2 , k ) = m 2 ⊕ kและถ้าคุณทำ Xor ของ crypttext ทั้งสองคุณจะได้รับ ( m 1 ⊕ k ) ⊕ ( m 2 ⊕ k ) = m 1 ⊕ m $k$$m_2$$Enc(m_2,k) = m_2 \oplus k$

ดังนั้นตกลงมีการรั่วไหลของข้อมูลบางส่วนเพราะคุณเรียนรู้แต่ทำไมมันไม่ปลอดภัย ผมมีวิธีการเรียนรู้ไม่มี (พูด) ม. 1ถ้าฉันรู้ว่าม. 2 เหตุใดจึงต้องใช้kสองครั้ง$m_1 \oplus m_2$$m_1$$m_2$$k$

$m_1$$m_2$

$k$

กลยุทธ์นี้ทั่วไปหมด cryptosystem เป็นที่รู้จักกันเป็นplaintext โจมตีที่รู้จักกัน ระบบจำนวนมากเช่น AES และ RSA เชื่อว่าปลอดภัยจากการโจมตีเหล่านี้ แต่แผ่นข้อมูลแบบครั้งเดียวจะไม่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ต่อพวกเขาเว้นแต่จะมีการใช้แผ่นข้อมูลใหม่ทุกครั้งในการเข้ารหัสซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาจึงมีชื่อว่า

มันไม่ปลอดภัยอย่างแม่นยำเนื่องจากเหตุผลที่คุณพูดถึง - มีการรั่วไหลของข้อมูลบางอย่าง

โดยทั่วไปหากคุณมีข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับ plaintexts (ข้อความภาษาอังกฤษไฟล์ที่มีโครงสร้างที่รู้จัก ฯลฯ ) จะนำไปสู่การวิเคราะห์ทางสถิติอย่างง่าย อาจใช้สองครั้งไม่เปลี่ยนการปฏิบัติจริงของการโจมตีอย่างมีนัยสำคัญ แต่ใช้มันหลายครั้งด้วยข้อความธรรมดาที่ไม่ใช่แบบสุ่มในที่สุดก็เปิดเผยข้อมูลเพียงพอที่จะกู้คืนกุญแจ

ในที่สุดหากคุณมีความสามารถในการใช้งานได้เพียงสองครั้งคุณยังสามารถใช้งานได้เพียงครั้งเดียว - ข้อ จำกัด คือแผ่นอิเล็กโทรดแบบใช้ครั้งเดียวเหล่านี้จะไม่ถูกใช้งานซึ่งอาจไม่เป็นที่รู้จัก

$m_1$$m_2$

การโจมตีด้วยข้อความธรรมดาที่รู้จักกันทั่วไปนั้นเป็นเรื่องง่ายพอสมควรที่จะบังคับกลไกการเข้ารหัสเพื่อเข้ารหัสสิ่งที่คุณรู้มาก่อน หากไม่ใช่คุณมักจะสามารถตั้งสมมติฐานทางสถิติที่สมเหตุสมผลได้

$(m_1 \oplus k) \oplus (m_2 \oplus k) = m_1 \oplus m_2$

$\log_2 26 = 4.7$

หากคุณต้องการใช้แผ่นเพียงครั้งเดียวสองครั้งคุณจะต้องบีบอัดข้อความของคุณก่อน และถึงแม้ว่าถ้าคุณไม่ได้ใช้อัลกอริธึมการบีบอัดที่เกือบสมบูรณ์แบบและคุณใช้แพดแบบครั้งเดียวหลายครั้งก็จะมีเอนโทรปีเหลือพอที่จะกู้คืนข้อความในทางทฤษฎี ฉันไม่รู้ว่ามันจะยากแค่ไหนในทางปฏิบัติ

$m_1$$m_2$$m_1 \oplus m_2$

จริงๆแล้วสำหรับหลาย ๆ กรณีมันง่ายมาก นี่คือการสร้างภาพอย่างง่าย

นี่คือวิธีที่ใช้งานง่ายในการเป็นตัวแทนของวิธีการโดยไม่ต้องขอความช่วยเหลือทางคณิตศาสตร์ สมมติว่าคุณมีข้อความที่เข้ารหัสสองข้อความซึ่งได้รับการเข้ารหัสโดยแผ่นเวลาหนึ่งเดียวกัน

1. เดาคำหรือวลีที่อาจอยู่ในข้อความใดข้อความหนึ่ง สมมติว่าวลี "รายงานสภาพอากาศ"
2. เริ่มต้นด้วยข้อความ 1 สมมติว่า "รายงานสภาพอากาศ" เกิดขึ้นที่ตำแหน่งตัวอักษรตัวแรก
3. ย้อนกลับคำนวณตัวอักษร 14 ตัวแรกของแผงควบคุมแบบครั้งเดียว
4. ถอดรหัสอักขระ 14 ตัวแรกของข้อความ 2 โดยใช้ OTP ที่คำนวณกลับมา
5. หากข้อความธรรมดาดูเหมือน gobble-di-gook ให้กลับไปที่ขั้นตอนที่ 2 และทำซ้ำที่ตำแหน่งตัวอักษรที่ 2 อย่างไรก็ตามหากคุณได้รับข้อความที่มีความหมาย (เช่น "สวัสดีตอนเช้าฉัน" ขอแสดงความยินดีคุณได้ใช้อักขระ 14 ตัวแรกของ OTP (และอักขระ 14 ตัวแรกของแต่ละตัวอักษร)
6. หากคุณไปถึงจุดสิ้นสุดข้อความที่ 1 โดยไม่ทิ้งอะไรอื่นนอกจากตัวอักษรแบบสุ่มคุณสามารถสรุปได้ว่าวลี "รายงานสภาพอากาศ" ไม่ได้เกิดขึ้นในข้อความที่ 1 กลับไปที่ขั้นตอนที่ 1 ด้วยวลีอื่นเช่น "ผู้พันที่รัก "