16. Если при использовании квантовой криптографии злоумышленник перехватит и заново сгенерирует фотоны, некоторые значения будут приняты неверно, а значит, ошибки появятся и в одноразовом блокноте Боба. Какая доля его блокнота будет содержать ошибки (в среднем)?
17. Один из базовых принципов криптографии гласит, что все сообщения должны быть избыточными. Но мы знаем, что это свойство позволяет злоумышленнику понять, правильно ли он угадал секретный ключ. Рассмотрите два типа избыточности. При первом типе начальные n бит открытого текста содержат известную последовательность, при втором — конечные n бит сообщения включают хеш. Эквивалентны ли эти типы избыточности с точки зрения безопасности? Поясните свой ответ.
18. Банковская система использует следующий формат сообщений о транзакциях: 2 байта для идентификатора отправителя, 2 байта для идентификатора получателя и 4 байта для переводимой суммы. Эти сообщения шифруются перед отправкой. Какие элементы нужно добавить в эти сообщения, чтобы они соответствовали двум криптографическим принципам, о которых шла речь в этой главе?
19. Группа преступников, ведущих незаконный бизнес, опасается прослушки их цифровых коммуникаций со стороны полиции. Чтобы не допустить этого, они используют систему сквозного шифрования сообщений с шифром, не поддающимся криптоанализу. С помощью каких двух методов полиция все же может перехватить их разговоры?
20. Было подсчитано, что компьютеру для взлома шифров, снабженному миллионом процессоров и способному обрабатывать один ключ за 1 нс, понадобится 1016 лет для взлома 128-битной версии AES. Давайте сосчитаем, какое время уйдет на сокращение этого срока до одного года. Для достижения этой цели компьютеры должны работать в 1016 раз быстрее. Если закон Мура (он гласит, что вычислительные мощности компьютеров удваиваются через каждые 18 месяцев) будет действовать и в дальнейшем, сколько лет пройдет до того момента, когда многопроцессорный компьютер сможет сократить время взлома шифра до одного года?
21. Ключи AES могут иметь длину 256 бит. Сколько вариантов ключей доступно в таком режиме? Сможете ли вы найти в какой-нибудь науке, например физике, химии или астрономии, понятия, оперирующие подобными величинами? Найдите в интернете материалы, посвященные большим числам. Сделайте выводы из этого исследования.
22. Рассмотрите следующий пример шифрования со сцеплением блоков. Допустим, вместо преобразования одного бита 0 в бит 1 в поток зашифрованного текста после блока Ci был вставлен дополнительный бит 0. Какая часть открытого текста будет при этом повреждена?
23. Сравните режим сцепления блоков шифра с режимом шифрованной обратной связи с точки зрения количества операций шифрования, необходимых для передачи большого файла. Какой режим эффективнее и насколько?
24. Алиса и Боб общаются друг с другом, используя шифрование с открытым ключом. Кто может извлечь открытый текст P из сообщения EB(DA(P)) и какие шаги для этого нужно предпринять?
25. Представьте, что прошло уже несколько лет, вы стали преподавателем и проводите лекцию по компьютерным сетям. Вы объясняете студентам, что в алгоритме шифрования RSA открытые и закрытые ключи состоят из пар значений (e, n) и (d, n) соответственно. Возможные значения e и d зависят от z. В свою очередь, z зависит от n. Один из студентов говорит вам, что эта схема слишком сложная, и предлагает ее упростить. Вместо того чтобы выбирать значение d как взаимно простое число по отношению к z, предлагается выбирать значение e как взаимно простое число по отношению к n. Тогда можно найти такое значение d, при котором e × d равно единице, разделенной по модулю на n. В этом случае z уже можно не использовать. Как такая модификация повлияет на количество усилий, необходимых для взлома шифра?
26. Допустим, пользователь обнаружил, что его закрытый RSA-ключ (d1, n1) совпадает с открытым RSA-ключом (e2, n2) другого пользователя. То есть d1 = e2 и n1 = n2. Стоит ли этому пользователю подумать об изменении своего открытого и закрытого ключа? Обоснуйте ответ.
27. Один из недостатков протокола передачи цифровой подписи на илл. 8.21 состоит в том, что в случае сбоя Боб может потерять содержимое своей оперативной памяти. Какую проблему это порождает и как ее можно решить?
28. На илл. 8.23 мы видим, как Алиса передает Бобу подписанное сообщение. Если Труди заменит P, Боб заметит это. А что будет, если Труди заменит и P, и подпись?
29. У цифровых подписей есть потенциальная уязвимость, и виной этому ленивые пользователи. После составления договора в электронной коммерции обычно требуется, чтобы клиент подписал его своим хешем SHA. Если пользователь не озаботится проверкой соответствия хеша и контракта, он имеет шанс случайно подписать другой договор. Допустим, вездесущая и бессмертная мафия решила сделать на этом деньги. Бандиты создают платный веб-сайт (с порнографией, азартными играми и т.п.) и запрашивают у новых клиентов номера кредитных карт. Затем пользователю отсылается договор, в котором говорится, что он желает воспользоваться услугами и оплатить их кредиткой. Договор нужно подписать, однако владельцы сайта знают, что большинство пользователей не будет сверять хеш с контрактом. Покажите, каким образом злоумышленники смогут купить бриллианты в легальном ювелирном интернет-магазине за счет ничего не подозревающих клиентов.
30. В математическом классе 25 учащихся. Предположим, все они родились в первой половине года — между 1 января и 30 июня. Какова вероятность того, что по крайней мере у двух из них совпадают дни рождения? Предполагается, что никто из учеников не родился 29 февраля.
31. После того как Элен созналась Мэрилин в своем обмане в деле с предоставлением должности Тому, Мэрилин решила устранить проблему, записывая свои сообщения на диктофон, с тем чтобы ее новый секретарь просто их перепечатывала. Мэрилин планирует проверять на своем терминале набранный текст, чтобы быть уверенной в его правильности. Может ли новый секретарь по-прежнему применить атаку «дней рождения», чтобы фальсифицировать сообщение, и если да, то как? Подсказка: может.
32. Рассмотрите пример неудачной попытки получения Алисой открытого ключа Боба (см. илл. 8.25). Допустим, они уже установили общий закрытый ключ, однако Алиса все же хочет узнать открытый ключ Боба. Существует ли в данной ситуации безопасный способ его получения? Если да, то как это сделать?
33. Алиса хочет пообщаться с Бобом, используя шифрование с открытым ключом. Она устанавливает соединение с кем-то, кто, по ее предположению, является Бобом. Она спрашивает у него открытый ключ, и тот отсылает его вместе с сертификатом X.509, подписанным корневым CA (центром сертификации). У Алисы уже есть открытый ключ корневого CA. Что теперь должна сделать Алиса, чтобы удостовериться, что она действительно общается с Бобом? Будем считать, что Бобу безразлично, с кем он общается (то есть под именем Боба мы здесь понимаем, например, какую-нибудь государственную организацию).
34. Допустим, система использует PKI, базирующийся на древовидной иерархии CA. Алиса желает пообщаться с Бобом и после установления соединения получает от него сертификат, подписанный CA Х. Допустим, Алиса никогда не слышала про Х. Что ей нужно сделать, чтобы удостовериться, что на той стороне канала связи находится именно Боб?
35. Может ли IPsec с заголовком аутентификации (AH) использоваться в транспортном режиме, если один из компьютеров находится за NAT-блоком? Обоснуйте свой ответ.
36. Алиса хочет отправить Бобу сообщение, используя хеши SHA-2. Она консультируется с вами по поводу подходящего алгоритма. Что вы посоветуете?
37. Назовите одно из преимуществ кодов HMAC по сравнению с хешами SHA-2, подписанными с помощью RSA.
38. Назовите одну причину, по которой брандмауэры следует настраивать на анализ входящего трафика. Теперь назовите одну причину, по которой их нужно настраивать на анализ исходящего трафика. Как вы думаете, насколько успешен такой анализ?
39. Допустим, организация установила защищенную VPN для обеспечения безопасной связи между своими сайтами в интернете. Джим, сотрудник этой организации, использует VPN для общения со своим руководителем, Мэри. Опишите тип коммуникации между Джимом и Мэри, который бы не требовал шифрования или других механизмов защиты, а также другой тип коммуникации, для которого эти средства, наоборот, нужны. Обоснуйте свой ответ.
40. Измените одно сообщение в протоколе, изображенном на илл. 8.31, таким образом, чтобы он стал устойчивым к зеркальной атаке. Объясните, почему это сработало.
41. Для установления секретного ключа между Алисой и Бобом используется алгоритм Диффи — Хеллмана. Алиса отправляет Бобу (227, 5, 82). Боб отвечает (125). Секретное число Алисы x = 12, Боба — y = 3. Покажите, как Алиса и Боб могут вычислить секретный ключ.
42. Даже если два пользователя никогда не встречались, не обменивались секретами и не имеют сертификатов, они все равно могут установить общий закрытый ключ с помощью алгоритма Диффи — Хеллмана.
а) Объясните, почему этот алгоритм уязвим для атаки посредника.
б) Будет ли он уязвим для этой атаки, если значения n или g будут секретными?
43. Почему в протоколе на илл. 8.36 A отправляется открытым текстом вместе с зашифрованным ключом сеанса?
44. Для чего используются временные метки и нонсы — с целью обеспечить приватность, целостность, доступность, аутентификацию или неотказуемость? Обоснуйте свой ответ.
45. При обсуждении протокола, показанного на илл. 8.36, было упомянуто, что размещение 32 нулевых битов в начале каждого незашифрованного сообщения представляет угрозу безопасности. Допустим, все сообщения начинаются со случайного для каждого пользователя числа; по сути, оно представляет собой второй секретный ключ, известный только пользователю и KDC-центру. Исключает ли это возможность применения атаки на основе открытого текста? Почему?