Lesquels d'entre eux sont préférés dans quelles circonstances?
J'aimerais voir la liste des critères d'évaluation pour les différents modes, et peut-être une discussion sur l'applicabilité de chaque critère.
Par exemple, je pense que l'un des critères est la «taille du code» pour le chiffrement et le déchiffrement, ce qui est important pour les systèmes embarqués à microcode, comme les adaptateurs réseau 802.11. SI le code requis pour implémenter CBC est beaucoup plus petit que celui requis pour CTR (je ne sais pas c'est vrai, c'est juste un exemple), alors je pourrais comprendre pourquoi le mode avec le code plus petit serait préféré. Mais si j'écris une application qui s'exécute sur un serveur et que la bibliothèque AES que j'utilise implémente à la fois CBC et CTR, ce critère n'est pas pertinent.
Voir ce que je veux dire par "liste des critères d'évaluation et applicabilité de chaque critère" ??
Ce n'est pas vraiment lié à la programmation mais c'est lié à l'algorithme.
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Réponses:
La BCE ne doit pas être utilisée si vous cryptez plus d'un bloc de données avec la même clé.
CBC, OFB et CFB sont similaires, mais OFB / CFB est meilleur car vous n'avez besoin que du chiffrement et non du déchiffrement, ce qui peut économiser de l'espace de code.
CTR est utilisé si vous voulez une bonne parallélisation (c'est-à-dire la vitesse), au lieu de CBC / OFB / CFB.
Le mode XTS est le plus courant si vous encodez des données accessibles au hasard (comme un disque dur ou une RAM).
OCB est de loin le meilleur mode, car il permet le chiffrement et l'authentification en un seul passage. Cependant, il existe des brevets aux États-Unis.
La seule chose que vous devez vraiment savoir, c'est que la BCE ne doit pas être utilisée à moins que vous ne chiffriez qu'un bloc. XTS doit être utilisé si vous chiffrez des données accédées de manière aléatoire et non un flux.
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Veuillez considérer long et difficile si vous ne pouvez pas contourner l'implémentation de votre propre cryptographie
La triste vérité est que si vous posez cette question, vous ne pourrez probablement pas concevoir et mettre en œuvre un système sécurisé.
Permettez-moi d'illustrer mon propos: imaginez que vous créez une application Web et que vous devez stocker des données de session. Vous pouvez attribuer à chaque utilisateur un ID de session et stocker les données de session sur le serveur dans un ID de session de mappage de mappage de hachage aux données de session. Mais alors vous devez faire face à cet état embêtant sur le serveur et si à un moment donné vous avez besoin de plus d'un serveur, les choses deviendront désordonnées. Donc, à la place, vous avez l'idée de stocker les données de session dans un cookie côté client. Vous allez bien sûr le crypter afin que l'utilisateur ne puisse pas lire et manipuler les données. Alors, quel mode devez-vous utiliser? En venant ici, vous avez lu la première réponse (désolé de vous avoir choisi myforwik). Le premier couvert - ECB - n'est pas pour vous, vous voulez crypter plus d'un bloc, le suivant - CBC - sonne bien et vous n'avez pas besoin du parallélisme du CTR, vous n'avez pas besoin d'un accès aléatoire, donc pas de XTS et de brevets sont un PITA, donc pas d'OCB. En utilisant votre bibliothèque de chiffrement, vous réalisez que vous avez besoin d'un rembourrage car vous ne pouvez chiffrer que des multiples de la taille du bloc. Tu choisisPKCS7 car il a été défini dans certaines normes de cryptographie sérieuses. Après avoir lu quelque part que CBC est prouvablement sécurisé s'il est utilisé avec un IV aléatoire et un chiffrement de bloc sécurisé, vous vous sentez à l'aise même si vous stockez vos données sensibles côté client.
Des années plus tard, après que votre service ait atteint une taille importante, un spécialiste de la sécurité informatique vous contacte pour une divulgation responsable. Elle vous dit qu'elle peut décrypter tous vos cookies à l'aide d'une attaque oracle de remplissage , car votre code génère une page d'erreur si le remplissage est en quelque sorte cassé.
Ce n'est pas un scénario hypothétique: Microsoft avait cette faille exacte dans ASP.NET jusqu'à il y a quelques années.
Le problème est qu'il existe de nombreux pièges en ce qui concerne la cryptographie et il est extrêmement facile de créer un système qui semble sécurisé pour le profane, mais qu'il est trivial de casser pour un attaquant averti.
Que faire si vous devez crypter des données
Pour les connexions actives, utilisez TLS (assurez-vous de vérifier le nom d'hôte du certificat et la chaîne d'émetteur). Si vous ne pouvez pas utiliser TLS, recherchez l'API de plus haut niveau que votre système doit offrir pour votre tâche et assurez-vous de comprendre les garanties qu'il offre et, plus important encore, ce qu'il ne garantit pas. Pour l'exemple ci-dessus, un framework comme Play offre des fonctionnalités de stockage côté client , mais il n'invalide pas les données stockées après un certain temps, et si vous avez modifié l'état côté client, un attaquant peut restaurer un état précédent sans que vous le remarquiez.
S'il n'y a pas d'abstraction de haut niveau disponible, utilisez une bibliothèque de chiffrement de haut niveau. Un exemple important est NaCl et une implémentation portable avec de nombreuses liaisons de langage est Sodium . En utilisant une telle bibliothèque, vous n'avez pas à vous soucier des modes de cryptage, etc., mais vous devez faire encore plus attention aux détails d'utilisation qu'avec une abstraction de niveau supérieur, comme ne jamais utiliser deux fois un nonce.
Si, pour une raison quelconque, vous ne pouvez pas utiliser une bibliothèque de chiffrement de haut niveau, par exemple parce que vous devez interagir avec le système existant d'une manière spécifique, il n'y a aucun moyen de vous renseigner complètement. Je recommande la lecture de Cryptography Engineering par Ferguson, Kohno et Schneier . Veuillez ne pas vous leurrer en croyant que vous pouvez construire un système sécurisé sans le fond nécessaire. La cryptographie est extrêmement subtile et il est presque impossible de tester la sécurité d'un système.
Comparaison des modes
Cryptage uniquement:
Cryptage authentifié:
Pour empêcher les attaques oracle de remplissage et les modifications du texte chiffré, on peut calculer un code d'authentification de message (MAC) sur le texte chiffré et le déchiffrer uniquement s'il n'a pas été falsifié. Cela s'appelle encrypt-then-mac et doit être préféré à tout autre ordre . À l'exception de très peu de cas d'utilisation, l'authenticité est aussi importante que la confidentialité (ce dernier objectif étant le chiffrement). Les schémas de chiffrement authentifiés (avec données associées (AEAD)) combinent le processus en deux parties de chiffrement et d'authentification en un mode de chiffrement par bloc qui produit également une étiquette d'authentification dans le processus. Dans la plupart des cas, cela entraîne une amélioration de la vitesse.
Recommandation:
Compte tenu de l'importance de l'authentification, je recommanderais les deux modes de chiffrement par blocs suivants pour la plupart des cas d'utilisation (sauf à des fins de chiffrement de disque): Si les données sont authentifiées par une signature asymétrique, utilisez CBC, sinon utilisez GCM.
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https://your.server
partout dans votre application, que d'inventer un protocole d'échange de clés et obtenir les bibliothèques de cryptographie des deux côtés pour fonctionner ensemble en douceur.Une analyse formelle a été effectuée par Phil Rogaway en 2011, ici . La section 1.6 donne un résumé que je transcris ici, en ajoutant ma propre emphase en gras (si vous êtes impatient, sa recommandation est d'utiliser le mode CTR, mais je vous suggère de lire mes paragraphes sur l'intégrité des messages par rapport au cryptage ci-dessous).
Notez que la plupart d'entre eux nécessitent que l'IV soit aléatoire, ce qui signifie non prévisible et doit donc être généré avec une sécurité cryptographique. Cependant, certains ne nécessitent qu'un "nonce", ce qui n'exige pas cette propriété, mais exige uniquement qu'elle ne soit pas réutilisée. Par conséquent, les conceptions qui reposent sur un nonce sont moins sujettes aux erreurs que les conceptions qui ne le font pas (et croyez-moi, j'ai vu de nombreux cas où la CBC n'est pas implémentée avec une sélection IV appropriée). Vous verrez donc que j'ai ajouté du gras lorsque Rogaway dit quelque chose comme "la confidentialité n'est pas atteinte lorsque le IV est un nonce", cela signifie que si vous choisissez votre IV sécurisée cryptographiquement (imprévisible), alors pas de problème. Mais si vous ne le faites pas, vous perdez les bonnes propriétés de sécurité. Ne réutilisez jamais un IV pour aucun de ces modes.
En outre, il est important de comprendre la différence entre l'intégrité des messages et le chiffrement. Le chiffrement cache les données, mais un attaquant pourrait être en mesure de modifier les données chiffrées, et les résultats peuvent potentiellement être acceptés par votre logiciel si vous ne vérifiez pas l'intégrité des messages. Alors que le développeur dira "mais les données modifiées reviendront comme des ordures après le décryptage", un bon ingénieur en sécurité trouvera la probabilité que les ordures provoquent un comportement défavorable dans le logiciel, puis il transformera cette analyse en une véritable attaque. J'ai vu de nombreux cas où le cryptage a été utilisé mais l'intégrité du message était vraiment plus nécessaire que le cryptage. Comprenez ce dont vous avez besoin.
Je dois dire que bien que GCM possède à la fois le chiffrement et l'intégrité des messages, c'est une conception très fragile: si vous réutilisez un IV, vous êtes foutu - l'attaquant peut récupérer votre clé. D'autres conceptions sont moins fragiles, j'ai donc personnellement peur de recommander GCM en fonction de la quantité de code de chiffrement médiocre que j'ai vu dans la pratique.
Si vous avez besoin des deux, de l'intégrité du message et du cryptage, vous pouvez combiner deux algorithmes: généralement, nous voyons CBC avec HMAC, mais aucune raison de vous lier à CBC. La chose importante à savoir est de chiffrer d'abord, puis MAC le contenu chiffré , et non l'inverse. De plus, l'IV doit faire partie du calcul MAC.
Je ne suis pas au courant des problèmes IP.
Passons maintenant aux bonnes choses du professeur Rogaway:
Bloquer les modes de chiffrement, le chiffrement mais pas l'intégrité des messages
ECB : Un blockcipher, le mode chiffre des messages qui sont un multiple de n bits en chiffrant séparément chaque morceau de n bits. Les propriétés de sécurité sont faibles , la méthode faisant fuir l'égalité des blocs à la fois sur la position des blocs et sur le temps. D'une valeur héritée considérable et d'une valeur en tant que bloc de construction pour d'autres systèmes, mais le mode n'atteint aucun objectif de sécurité généralement souhaitable en soi et doit être utilisé avec beaucoup de prudence; La BCE ne doit pas être considérée comme un mode de confidentialité «à usage général» .
CBC : Un schéma de cryptage basé sur IV, le mode est sécurisé en tant que schéma de cryptage probabiliste, réalisant une distinction entre les bits aléatoires, en supposant une IV aléatoire. La confidentialité n'est pas atteinte si l'IV est simplement un nonce , ni s'il s'agit d'un nonce chiffré sous la même clé utilisée par le schéma, comme la norme suggère à tort de le faire. Les chiffrements sont très malléables. Aucune sécurité d'attaque de texte chiffré (CCA) choisie. La confidentialité est perdue en présence d'un oracle à rembourrage correct pour de nombreuses méthodes de rembourrage. Le chiffrement est inefficace car il est intrinsèquement série. Largement utilisées, les propriétés de sécurité du mode uniquement pour la confidentialité entraînent une mauvaise utilisation fréquente. Peut être utilisé comme bloc de construction pour les algorithmes CBC-MAC. Je ne peux identifier aucun avantage important par rapport au mode CTR.
CFB : Un schéma de cryptage basé sur IV, le mode est sécurisé en tant que schéma de cryptage probabiliste, réalisant une distinction entre les bits aléatoires, en supposant un IV aléatoire. La confidentialité n'est pas atteinte si l'IV est prévisible , ni si elle est faite par un nonce chiffré sous la même clé utilisée par le schéma, comme la norme suggère à tort de le faire. Les textes chiffrés sont malléables. Pas de sécurité CCA. Le chiffrement est inefficace car il est intrinsèquement série. Le schéma dépend d'un paramètre s, 1 ≤ s ≤ n, généralement s = 1 ou s = 8. Inefficace pour avoir besoin d'un appel de chiffrement par blocs pour traiter uniquement s bits. Le mode réalise une propriété intéressante «d'auto-synchronisation»; l'insertion ou la suppression d'un nombre quelconque de caractères s-bit dans le texte chiffré ne perturbe que temporairement le décryptage correct.
OFB : Un schéma de cryptage basé sur IV, le mode est sécurisé en tant que schéma de cryptage probabiliste, réalisant une distinction entre les bits aléatoires, en supposant un IV aléatoire. La confidentialité n'est pas atteinte si l'IV est un nonce, bien qu'une séquence fixe d'IV (par exemple, un compteur) fonctionne bien. Les chiffrements sont très malléables. Pas de sécurité CCA. Le chiffrement et le déchiffrement sont inefficaces car ils sont intrinsèquement série. Crypte en mode natif des chaînes de n'importe quelle longueur de bit (aucun remplissage requis). Je ne peux identifier aucun avantage important par rapport au mode CTR.
CTR : schéma de chiffrement basé sur IV, le mode permet de ne pas distinguer les bits aléatoires en supposant un IV nonce. En tant que schéma sécurisé non basé sur lece, le mode peut également être utilisé comme schéma de cryptage probabiliste, avec un IV aléatoire. Échec complet de la confidentialité si un nonce est réutilisé lors du chiffrement ou du déchiffrement. La parallélisabilité du mode le rend souvent plus rapide, dans certains paramètres beaucoup plus rapide, que d'autres modes de confidentialité. Un bloc de construction important pour les schémas de chiffrement authentifié. Dans l'ensemble, il s'agit généralement de la méthode la meilleure et la plus moderne pour réaliser un chiffrement uniquement confidentiel.
XTS : schéma de chiffrement basé sur IV, le mode fonctionne en appliquant un chiffrement à bloc ajustable (sécurisé comme un PRP fort) à chaque bloc de n bits. Pour les messages dont la longueur n'est pas divisible par n, les deux derniers blocs sont traités spécialement. La seule utilisation autorisée du mode est le cryptage des données sur un périphérique de stockage structuré en blocs. La largeur étroite du PRP sous-jacent et le mauvais traitement des blocs finaux fractionnaires sont des problèmes. Plus efficace mais moins souhaitable qu'un chiffrement à blocs sécurisé par un PRP (bloc large).
MAC (intégrité du message mais pas le cryptage)
ALG1–6 : une collection de MAC, tous basés sur le CBC-MAC. Trop de schémas. Certains sont prouvablement sécurisés en tant que PRF VIL, certains en tant que PRF FIL, et certains n'ont aucune sécurité prouvable. Certains régimes admettent des attaques dommageables. Certains modes sont datés. La séparation des clés n'est pas suffisamment prise en compte pour les modes qui en sont dotés. Ne devrait pas être adopté en masse, mais le choix sélectif des «meilleurs» régimes est possible. Il serait également judicieux de ne retenir aucun de ces modes en faveur du CMAC. Certains des MAC ISO 9797-1 sont largement standardisés et utilisés, en particulier dans le secteur bancaire. Une version révisée de la norme (ISO / IEC FDIS 9797-1: 2010) sera bientôt publiée [93].
CMAC : MAC basé sur le CBC-MAC, le mode est prouvé de manière sécurisée (jusqu'à la date d'anniversaire) en tant que PRF (VIL) (en supposant que le blockcipher sous-jacent est un bon PRP). Frais généraux essentiellement minimes pour un schéma basé sur CBCMAC. La nature intrinsèquement série est un problème dans certains domaines d'application et son utilisation avec un chiffrement à blocs 64 bits nécessiterait une recomposition occasionnelle. Plus propre que la collection ISO 9797-1 de MAC.
HMAC : MAC basé sur une fonction de hachage cryptographique plutôt que sur un bloc de chiffrement (bien que la plupart des fonctions de hachage cryptographiques soient elles-mêmes basées sur des blocs de chiffrement). Le mécanisme bénéficie de solides limites de sécurité prouvables, mais pas à partir d'hypothèses privilégiées. De multiples variantes étroitement liées dans la littérature compliquent la compréhension de ce qui est connu. Aucune attaque nuisible n'a jamais été suggérée. Largement standardisé et utilisé.
GMAC : un MAC non basé sur un cas particulier de GCM. Hérite de nombreuses bonnes et mauvaises caractéristiques de GCM. Mais la non-exigence n'est pas nécessaire pour un MAC, et ici elle n'achète que peu d'avantages. Attaques pratiques si les balises sont tronquées à ≤ 64 bits et que l'étendue du déchiffrement n'est pas surveillée et restreinte. Échec complet en cas de non réutilisation. L'utilisation est implicite de toute façon si GCM est adopté. Non recommandé pour une standardisation séparée.
cryptage authentifié (cryptage et intégrité des messages)
CCM : un schéma AEAD non basé qui combine le cryptage en mode CTR et le CBC-MAC brut. Intrinsèquement série, limitant la vitesse dans certains contextes. Sécuritaire, avec de bonnes limites, en supposant que le blockcipher sous-jacent est un bon PRP. Construction disgracieuse qui fait manifestement le travail. Plus simple à mettre en œuvre que GCM. Peut être utilisé comme MAC non-basé. Largement standardisé et utilisé.
GCM : un schéma AEAD non basé sur le système qui combine le cryptage en mode CTR et une fonction de hachage universelle basée sur GF (2128). Bonnes caractéristiques d'efficacité pour certains environnements d'implémentation. Bons résultats de sécurité prouvée en supposant une troncature minimale des balises. Attaques et limites de sécurité prouvables médiocres en présence d'une troncature importante des balises. Peut être utilisé comme un MAC non basé sur ce qui est alors appelé GMAC. Choix discutable pour autoriser des nonces autres que 96 bits. Recommander de restreindre les nonces à 96 bits et les balises à au moins 96 bits. Largement standardisé et utilisé.
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Avez-vous commencé par lire les informations à ce sujet sur Wikipedia - Bloquer les modes de fonctionnement du chiffrement ? Suivez ensuite le lien de référence sur Wikipedia vers NIST: Recommandation pour les modes de fonctionnement du chiffrement par blocs .
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Vous pouvez choisir en fonction de ce qui est largement disponible. J'avais la même question et voici les résultats de mes recherches limitées.
Limitations matérielles
Limitations de l'open source
[1] http://www.codeproject.com/Articles/57478/A-Fast-and-Easy-to-Use-AES-Library.
[2] https://openaes.googlecode.com/files/OpenAES-0.8.0.zip
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Je connais un aspect: bien que CBC offre une meilleure sécurité en changeant l'IV pour chaque bloc, il n'est pas applicable au contenu crypté accédé de manière aléatoire (comme un disque dur crypté).
Donc, utilisez CBC (et les autres modes séquentiels) pour les flux séquentiels et ECB pour l'accès aléatoire.
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