Fork me on GitHub

密码学系列之:碰撞抵御和碰撞攻击collision attack

密码学系列之:碰撞抵御和碰撞攻击collision attack

简介

hash是密码学和平时的程序中经常会用到的一个功能,如果hash算法设计的不好,会产生hash碰撞,甚至产生碰撞攻击。

今天和大家详细探讨一下碰撞攻击。

什么是碰撞攻击

所谓碰撞攻击指的是对于同一个hash函数来说,两个不同的input通过hash计算得到了同样的hash值。用公式来说就是:

hash(m1) = hash(m2)

这个攻击有什么作用呢?

举个例子,通常我们通过网络下载应用程序或者软件,除了下载链接之外,还会提供一个MD5的校验码。这个校验码就是用来校验下载的软件是不是官方提供的软件。

MD5算法也是一种hash算法,如果恶意用户可以构造一个和原始软件一样MD5的软件的话,就很可能实施碰撞攻击。

还有一种情况用在数字签名中。在数字签名中,因为效率的原因,如果文章特别大的情况下,通常会先取文章的hash值,然后对这个hash进行签名。

所以这里面有两个可以被攻击的地方,一个就是hash碰撞,一个就是签名算法。

举个例子,比如说师妃暄给徐子陵写了一封信A,说是凌晨的时候在竹林有事情相告,但是没有直接交给徐子陵而是给了他的好兄弟寇仲,寇仲考虑到夜晚太危险了,不想让他的好兄弟冒险,于是伪造了这封信A,构造了和原来的信A同样hash值的信B,并附带了师妃暄的签名。

徐子陵收到了信B和签名,经过验证发现确实是师妃暄写的,于是就没有去赴约。

碰撞攻击取决于hash算法的强度,像是MD5和SHA-1这些hash算法已经被证明是不安全的,可以在很快的时间内被攻破。

选择前缀冲突攻击

除了前面传统的碰撞攻击之外,还有一种叫做Chosen-prefix collision attack选择前缀冲突攻击。

攻击者可以选择两个不同的前缀p1和p2,然后附在不同的字符串m1,m2前面,那么有:

 hash(p1 ∥ m1) = hash(p2 ∥ m2)    其中 ∥ 表示连接符

我们看一个在SHA-1中由盖坦.勒伦(Gatan Leurent)和托马.佩林(Thomas Peyrin)发现的一个攻击的例子,这是两个分别带有前缀99040d047fe81780012000和99030d047fe81780011800的例子。

两个消息内容可以从下面下载:

messageA: sha-mbles.github.io/messageA

messageB:sha-mbles.github.io/messageB

我们可以看下消息的截图:

这两个消息经过sha1sum运算,可以得到相同的hash值。

sha1sum messageA : 8ac60ba76f1999a1ab70223f225aefdc78d4ddc0

sha1sum messageB: 8ac60ba76f1999a1ab70223f225aefdc78d4ddc0

java中的hash攻击

java中有一个经常会用到的类叫做hashMap,在JDK7之前,HashMap在存储数据的时候如果遇到了hash冲突,则会将数据以链表的形式插入到这个hash节点的最后。

这样会有什么缺点呢?

那么就是如果有恶意攻击者,一直向hashMap中插入同样hash值的key对象,那么hashMap实际上就会退化成为一个链表。

这样会大大影响hashMap的查询效率。如果数据特别大的话,可能就会导致DDOS攻击。

这个问题的根本原因就是java中hashMap中的hash计算太过简单,很容易就能够找到相同hash值的key。

实际上在2011年tomcat还发布了一个关于这个问题的漏洞解决方案。

虽然这是java的问题,但是最后的锅还是由tomcat来背。tomcat的做法就是限制maxPostSize,从最大的20M改成了10K,这样可以有效的减少请求中的item大小。

当然,在JDK8中,原来的链表结构已经被改成了红黑树结构,相信也是为了避免这种DDOS hash攻击的方案。

原像攻击Preimage attack

和碰撞攻击类似的还有一个攻击叫做原像攻击。

原像攻击的抵御需要满足两个条件,第一个条件是给定一个hash值y,很难找到一个x,使得hash(x)=y。

第二个条件就是给定一个x,很难找到一个y,使得hash(x) = hash(y)。

很明显,碰撞攻击的抵御一定满足第二个条件,但是不一定满足第一个条件。

本文已收录于 http://www.flydean.com/collision-attack/

最通俗的解读,最深刻的干货,最简洁的教程,众多你不知道的小技巧等你来发现!

欢迎关注我的公众号:「程序那些事」,懂技术,更懂你!

posted @ 2021-06-03 06:51  flydean  阅读(304)  评论(1编辑  收藏  举报