加密101系列：如何攻破加密演算法

新聞 03-16

當應用加密演算法時，有許多地方可能會出錯。難點在於識別和分析程序員用來加密的方法，然後尋找其中的漏洞。漏洞的種類也很多，比如弱加密演算法、弱密鑰生成器、服務端漏洞和密鑰泄露等。

定位加密演算法

在嘗試尋找漏洞之前，首先要知道使用了什麼加密演算法。最常用的方法就是查看API調用，如果API調用可以查到，那很容易就可以識別使用的演算法。

很多時候，加密演算法是靜態編譯到惡意軟體中的，或者使用了傳統的寫加密演算法。這種情況下，就要理解解密演算法的內部工作流程來識別代碼。

文件的內容可以被加密然後寫迴文件中，所以最快的減小加密的範圍的方法是交叉引用ReadFile和WriteFile API調用。加密就是在這兩個點間執行的。

識別加密代碼

當尋找靜態加密編譯的加密代碼時，不需要找任何的API調用。理解加密演算法的底層工作原理是非常必要的。

首先，我們看一下AES演算法的高級流。大多數的同步加密演算法的流都與之類似，區別在於所使用的數學操作的類型，但是核心概念是相同的。所以，理解AES對於在現實中識別其他類型的加密演算法是非常有幫助的。

AES是對稱加密演算法，會執行一系列的數學和邏輯運算：

·要加密的明文數據

·靜態位元組是演算法的一部分

·加密使用的密鑰

根據AES的選擇和密鑰大小，流會有所不同。從上面的圖會有一些block組成的環：

·Add key添加密鑰

·Shift rows行變換

·Sub bytes位元組替換

·Mix columns行列交換

上面的步驟中，文件數據被讀入固定位元組的矩陣中。本例中是16位元組，但實際上根據演算法的不同，幾位元組都有可能。下面是這幾輪的結果：

·Add key將密鑰數據和輸入數據矩陣進行XOR運算；

·Shift rows對數據進行移位操作。比如，數據本來是 4 5 2 1，左移1位就變成了5 2 1 4。

·Sub bytes是利用演算法內置的靜態位元組數組。數據的每個位元組都是lookup矩陣的索引。這樣，一個靜態的替換就發生了。

·Mix columns對矩陣中的位元組進行一些數據操作和線性變換，這樣矩陣中的每個位元組就都變了。

上面4個步驟可以看做是一輪。AES有10到14輪，也就是說在二進位文件中尋找加密代碼，應該是一段很長的重複代碼。這是從二進位文件中尋找加密代碼的一種方法。

下面是加密的另一輪，AES演算法的另一種或相似的同步加密：

操作的順序有點不同，但這不重要。我們並不是尋找AES演算法的漏洞，我們尋找的是AES在實踐時的漏洞。給出AES內部工作原理細節的原因是讓大家更好的理解其工作原理，便於在代碼中識別。

以Scarab勒索軟體為例，它使用了靜態編譯的AES來加密文件，我們對不同加密演算法的內部工作原來進行了研究，這可以幫我們識別使用加密演算法。

這也就說明了在同一個勒索軟體中可能會使用多種加密方法。我們有文件加密的流圖還有加密密鑰的演算法。雖然這不是修改文件本身的加密，但是可以用來確保文件加密密鑰的安全。這些弱點都可以用來攻破加密。技術上可以使用任意次數的加密組合，因為這是由作者決定的。必須要理解和識別每個加密演算法以及所起的作用。因為攻破一個錯誤使用的加密演算法就可以連環攻破整個加密方案。

隨機數生成器

攻破加密的另一個出發點就是加密密鑰生成器，大多數情況下加密密鑰生成器來源於一個隨機數生成器。

如果你之前了解過任何加密的話，就應該知道隨機數生成器的重要性。因為一旦你可以讓隨機數生成器生成之前加密時所產生的值，那麼就可以重新生成之前的加密密鑰。

下圖中，系統時間作為弱隨機數生成器的種子。

大多數情況下，任何的計算機演算法都只能執行一定次數的循環。如果輸入函數的輸入是一樣的，那麼輸出的結果也應該是一樣的。對隨機數生成器來說，只要有足夠大的輸入來生成隨機數值就可以進行推斷了。比如，一些弱隨機數生成器利用日期作為輸入。因此，這些條件都可以重新創建的。唯一需要做的就是利用足夠多的隨機輸入來獲取足夠多的熵值。