Crypto Attacks - Атаки на криптосистемы

Что такое Crypto Attacks?

Crypto Attacks — это методы атак на криптографические системы и алгоритмы с целью нарушения их безопасности. Включают атаки на алгоритмы шифрования, хеширования, цифровых подписей и протоколы аутентификации.

Основные принципы

• Cryptanalysis — криптоанализ
• Side-channel Attacks — атаки по побочным каналам
• Implementation Attacks — атаки на реализацию
• Protocol Attacks — атаки на протоколы
• Mathematical Attacks — математические атаки

Архитектура Crypto Attacks

1. Padding Oracle Attack

// Система анализа Padding Oracle Attack
class PaddingOracleAnalyzer {
  constructor() {
    this.attacks = new Map();
    this.patterns = new Map();
    this.vulnerabilities = new Map();
    this.exploits = new Map();
  }

  // Анализ Padding Oracle уязвимости
  analyzePaddingOracle(targetData) {
    const analysis = {
      id: this.generateAnalysisId(),
      target: targetData.target,
      timeRange: new Date(),
      vulnerabilities: [],
      exploits: [],
      patterns: [],
      summary: {
        totalVulnerabilities: 0,
        criticalVulnerabilities: 0,
        exploitableVulnerabilities: 0,
        attackVectors: 0,
      },
    };

    // Анализ уязвимостей
    const vulnerabilities = this.findPaddingOracleVulnerabilities(targetData);
    analysis.vulnerabilities = vulnerabilities;

    // Анализ векторов атак
    const exploits = this.findExploitVectors(targetData);
    analysis.exploits = exploits;

    // Анализ паттернов
    const patterns = this.findAttackPatterns(targetData);
    analysis.patterns = patterns;

    // Расчет сводки
    this.calculatePaddingOracleSummary(analysis);

    return analysis;
  }

  // Поиск уязвимостей Padding Oracle
  findPaddingOracleVulnerabilities(targetData) {
    const vulnerabilities = [];

    // Проверка на уязвимость CBC режима
    const cbcVulnerabilities = this.checkCBCVulnerabilities(targetData);
    vulnerabilities.push(...cbcVulnerabilities);

    // Проверка на уязвимость PKCS#7 padding
    const paddingVulnerabilities = this.checkPaddingVulnerabilities(targetData);
    vulnerabilities.push(...paddingVulnerabilities);

    // Проверка на уязвимость error handling
    const errorHandlingVulnerabilities =
      this.checkErrorHandlingVulnerabilities(targetData);
    vulnerabilities.push(...errorHandlingVulnerabilities);

    return vulnerabilities;
  }

  // Проверка уязвимостей CBC режима
  checkCBCVulnerabilities(targetData) {
    const vulnerabilities = [];

    // Проверка на использование CBC режима
    if (targetData.encryptionMode === "CBC") {
      vulnerabilities.push({
        type: "CBC_MODE_VULNERABILITY",
        severity: "HIGH",
        description: "CBC mode is vulnerable to padding oracle attacks",
        recommendation: "Use authenticated encryption modes like GCM or CCM",
      });
    }

    // Проверка на отсутствие аутентификации
    if (!targetData.hasAuthentication) {
      vulnerabilities.push({
        type: "NO_AUTHENTICATION",
        severity: "CRITICAL",
        description:
          "Encryption without authentication is vulnerable to padding oracle attacks",
        recommendation: "Implement authenticated encryption",
      });
    }

    return vulnerabilities;
  }

  // Проверка уязвимостей padding
  checkPaddingVulnerabilities(targetData) {
    const vulnerabilities = [];

    // Проверка на PKCS#7 padding
    if (targetData.paddingScheme === "PKCS7") {
      vulnerabilities.push({
        type: "PKCS7_PADDING_VULNERABILITY",
        severity: "HIGH",
        description: "PKCS#7 padding is vulnerable to padding oracle attacks",
        recommendation:
          "Use secure padding schemes or authenticated encryption",
      });
    }

    // Проверка на неправильную обработку padding
    if (targetData.paddingHandling === "ERROR_RETURN") {
      vulnerabilities.push({
        type: "PADDING_ERROR_HANDLING",
        severity: "HIGH",
        description: "Error handling for padding validation leaks information",
        recommendation: "Use constant-time padding validation",
      });
    }

    return vulnerabilities;
  }

  // Проверка уязвимостей обработки ошибок
  checkErrorHandlingVulnerabilities(targetData) {
    const vulnerabilities = [];

    // Проверка на разное время ответа для разных ошибок
    if (targetData.errorTiming === "VARIABLE") {
      vulnerabilities.push({
        type: "TIMING_ATTACK_VULNERABILITY",
        severity: "MEDIUM",
        description:
          "Variable timing for different error types enables timing attacks",
        recommendation: "Use constant-time error handling",
      });
    }

    // Проверка на разные сообщения об ошибках
    if (targetData.errorMessages === "DETAILED") {
      vulnerabilities.push({
        type: "INFORMATION_LEAKAGE",
        severity: "MEDIUM",
        description:
          "Detailed error messages leak information about padding validation",
        recommendation: "Use generic error messages",
      });
    }

    return vulnerabilities;
  }

  // Поиск векторов атак
  findExploitVectors(targetData) {
    const exploits = [];

    // Вектор атаки на CBC режим
    if (targetData.encryptionMode === "CBC" && !targetData.hasAuthentication) {
      exploits.push({
        type: "CBC_PADDING_ORACLE",
        severity: "HIGH",
        description:
          "CBC mode without authentication enables padding oracle attacks",
        steps: [
          "Intercept encrypted data",
          "Modify last block of ciphertext",
          "Send modified ciphertext to target",
          "Observe error response timing",
          "Repeat to recover plaintext",
        ],
      });
    }

    // Вектор атаки на PKCS#7 padding
    if (targetData.paddingScheme === "PKCS7") {
      exploits.push({
        type: "PKCS7_PADDING_ORACLE",
        severity: "HIGH",
        description: "PKCS#7 padding enables padding oracle attacks",
        steps: [
          "Identify padding oracle endpoint",
          "Craft malicious ciphertext blocks",
          "Send blocks to oracle",
          "Analyze error responses",
          "Extract plaintext byte by byte",
        ],
      });
    }

    return exploits;
  }

  // Генерация ID анализа
  generateAnalysisId() {
    return (
      "PADDING-ORACLE-ANALYSIS-" +
      Date.now() +
      "-" +
      Math.random().toString(36).substr(2, 4)
    );
  }
}

2. ROCA Attack

// Система анализа ROCA атаки
class ROCAAttackAnalyzer {
  constructor() {
    this.attacks = new Map();
    this.vulnerabilities = new Map();
    this.exploits = new Map();
    this.keys = new Map();
  }

  // Анализ ROCA уязвимости
  analyzeROCA(targetData) {
    const analysis = {
      id: this.generateAnalysisId(),
      target: targetData.target,
      timeRange: new Date(),
      vulnerabilities: [],
      exploits: [],
      keys: [],
      summary: {
        totalVulnerabilities: 0,
        criticalVulnerabilities: 0,
        exploitableKeys: 0,
        attackVectors: 0,
      },
    };

    // Анализ уязвимостей
    const vulnerabilities = this.findROCAVulnerabilities(targetData);
    analysis.vulnerabilities = vulnerabilities;

    // Анализ ключей
    const keys = this.analyzeKeys(targetData);
    analysis.keys = keys;

    // Анализ векторов атак
    const exploits = this.findROCAExploits(targetData);
    analysis.exploits = exploits;

    // Расчет сводки
    this.calculateROCASummary(analysis);

    return analysis;
  }

  // Поиск уязвимостей ROCA
  findROCAVulnerabilities(targetData) {
    const vulnerabilities = [];

    // Проверка на использование Infineon TPM
    if (targetData.tpmVendor === "INFINEON") {
      vulnerabilities.push({
        type: "INFINEON_TPM_VULNERABILITY",
        severity: "CRITICAL",
        description: "Infineon TPM chips are vulnerable to ROCA attack",
        recommendation: "Replace Infineon TPM chips or update firmware",
      });
    }

    // Проверка на использование уязвимых ключей
    const vulnerableKeys = this.findVulnerableKeys(targetData.keys);
    if (vulnerableKeys.length > 0) {
      vulnerabilities.push({
        type: "VULNERABLE_KEYS",
        severity: "CRITICAL",
        description: `Found ${vulnerableKeys.length} vulnerable RSA keys`,
        recommendation: "Replace vulnerable keys immediately",
      });
    }

    // Проверка на использование уязвимых алгоритмов
    if (targetData.keyGeneration === "INFINEON_ALGORITHM") {
      vulnerabilities.push({
        type: "VULNERABLE_KEY_GENERATION",
        severity: "CRITICAL",
        description: "Key generation algorithm is vulnerable to ROCA attack",
        recommendation: "Use secure key generation algorithms",
      });
    }

    return vulnerabilities;
  }

  // Поиск уязвимых ключей
  findVulnerableKeys(keys) {
    const vulnerableKeys = [];

    for (const key of keys) {
      // Проверка на уязвимость ROCA
      if (this.isKeyVulnerableToROCA(key)) {
        vulnerableKeys.push(key);
      }
    }

    return vulnerableKeys;
  }

  // Проверка уязвимости ключа к ROCA
  isKeyVulnerableToROCA(key) {
    // Упрощенная проверка на уязвимость ROCA
    // В реальной реализации здесь будет более сложная проверка

    // Проверка на использование уязвимых простых чисел
    if (key.keySize < 2048) {
      return true;
    }

    // Проверка на использование уязвимых алгоритмов
    if (key.algorithm === "RSA" && key.keyGeneration === "INFINEON") {
      return true;
    }

    // Проверка на использование уязвимых библиотек
    if (key.library && key.library.includes("infineon")) {
      return true;
    }

    return false;
  }

  // Анализ ключей
  analyzeKeys(targetData) {
    const keyAnalysis = [];

    for (const key of targetData.keys) {
      const analysis = {
        id: key.id,
        type: key.type,
        size: key.size,
        algorithm: key.algorithm,
        vulnerability: this.isKeyVulnerableToROCA(key),
        risk: this.calculateKeyRisk(key),
        recommendation: this.getKeyRecommendation(key),
      };

      keyAnalysis.push(analysis);
    }

    return keyAnalysis;
  }

  // Расчет риска ключа
  calculateKeyRisk(key) {
    let risk = "LOW";

    if (key.size < 1024) {
      risk = "CRITICAL";
    } else if (key.size < 2048) {
      risk = "HIGH";
    } else if (key.size < 3072) {
      risk = "MEDIUM";
    }

    if (this.isKeyVulnerableToROCA(key)) {
      risk = "CRITICAL";
    }

    return risk;
  }

  // Рекомендация по ключу
  getKeyRecommendation(key) {
    if (this.isKeyVulnerableToROCA(key)) {
      return "Replace key immediately";
    } else if (key.size < 2048) {
      return "Upgrade to 2048-bit or larger key";
    } else if (key.size < 3072) {
      return "Consider upgrading to 3072-bit or larger key";
    } else {
      return "Key is secure";
    }
  }

  // Поиск векторов атак ROCA
  findROCAExploits(targetData) {
    const exploits = [];

    // Вектор атаки на уязвимые ключи
    const vulnerableKeys = this.findVulnerableKeys(targetData.keys);
    if (vulnerableKeys.length > 0) {
      exploits.push({
        type: "ROCA_KEY_EXPLOIT",
        severity: "CRITICAL",
        description: "Vulnerable RSA keys can be factored using ROCA attack",
        steps: [
          "Identify vulnerable RSA keys",
          "Use ROCA attack algorithm",
          "Factor RSA modulus",
          "Extract private key",
          "Decrypt protected data",
        ],
      });
    }

    // Вектор атаки на TPM
    if (targetData.tpmVendor === "INFINEON") {
      exploits.push({
        type: "ROCA_TPM_EXPLOIT",
        severity: "CRITICAL",
        description: "Infineon TPM chips can be compromised using ROCA attack",
        steps: [
          "Identify Infineon TPM chip",
          "Extract public key from TPM",
          "Use ROCA attack to factor key",
          "Extract private key",
          "Compromise TPM security",
        ],
      });
    }

    return exploits;
  }

  // Генерация ID анализа
  generateAnalysisId() {
    return (
      "ROCA-ATTACK-ANALYSIS-" +
      Date.now() +
      "-" +
      Math.random().toString(36).substr(2, 4)
    );
  }
}

Основные компоненты Crypto Attacks

1. Padding Oracle Attack

• CBC Mode Vulnerability — уязвимость CBC режима
• PKCS#7 Padding — уязвимость PKCS#7 padding
• Error Handling — уязвимость обработки ошибок
• Timing Attacks — атаки по времени

2. ROCA Attack

• Infineon TPM — уязвимость Infineon TPM
• RSA Key Generation — уязвимость генерации RSA ключей
• Key Factorization — факторизация ключей
• Library Vulnerabilities — уязвимости библиотек

3. Other Attacks

• Side-channel Attacks — атаки по побочным каналам
• Implementation Attacks — атаки на реализацию
• Protocol Attacks — атаки на протоколы
• Mathematical Attacks — математические атаки

Best Practices

1. Prevention

• Use Authenticated Encryption — используйте аутентифицированное шифрование
• Secure Key Generation — безопасная генерация ключей
• Regular Updates — регулярные обновления
• Security Audits — аудиты безопасности

2. Detection

• Vulnerability Scanning — сканирование уязвимостей
• Key Analysis — анализ ключей
• Monitoring — мониторинг
• Testing — тестирование

3. Response

• Immediate Replacement — немедленная замена
• Security Updates — обновления безопасности
• Incident Response — реагирование на инциденты
• Documentation — документация

Заключение

Crypto Attacks — это серьезная угроза для криптографических систем, которая требует:

• Глубокого понимания — криптографических алгоритмов
• Специализированных навыков — в области криптоанализа
• Правильных инструментов — для анализа и тестирования
• Системного подхода — к обеспечению безопасности

Помните: Crypto Attacks — это не разовое мероприятие, а постоянный процесс. Регулярно обновляйте алгоритмы, следите за новыми уязвимостями и адаптируйте методы защиты.

---

Совет: Начните с анализа используемых алгоритмов, затем проверьте их реализацию. Не забывайте о регулярных аудитах безопасности и обновлениях!