Контрольная «практическое задание»,
Операционные системы в Нижнем Новгороде

Практическая работа № 4 «Контроль целостности данных» Цель: получить навыки обнаружения фактов изменения данных, контроля целостности данных с помощью механизма хэш-функций. Научиться вычислять хэш-свёртки для файлов и строк данных, контролировать неизменность данных. Рассмотреть механизм атаки на хэш-функции и способы защиты от таких атак. 1. Теоретическая часть Хеш-функция H(x) – функция, которая преобразует (отображает) сообщение произвольной длины в число («свёртку») фиксированной длины. Х – прообраз. Н(х) – образ. Хеш-функция в общем случае – это функция, которая должна обладать следующими свойствами: 1. Хеш-функция может быть применена к аргументу любого размера. 2. Выходное значение хеш-функции имеет фиксированный размер (хэш-свёртка). 3. Хеш-функцию H(M) достаточно просто вычислить для любого M (простота вычисления образа). 4. Для любого y с вычислительной точки зрения невозможно найти x, такое что H(x) = y (сложность вычисления прообраза). 5. Для любого фиксированного x с вычислительной точки зрения невозможно найти z, не равное x, такое, что H(x) = H(z) (стойкость к коллизиям, вычислению второго прообраза). Для криптографической хеш-функции (в отличие от хеш-функции общего назначения) сложно вычислить обратную и даже найти два сообщения с общей хеш-свёрткой. По четвёртому свойству H(х) – односторонняя функция, поэтому H(х) можно использовать в качестве контрольной суммы для проверки целостности. Области использования хеш-функции:  защита паролей при их передаче и хранении;  формирование контрольных кодов MDC (Manipulation Detection Code) - кода обнаружения манипуляций с данными;  получение сжатого образа сообщения перед формированием электронной подписи;  задачи поиска данных. Различные хэш-функции:  MD2;  MD4;  MD5;  MD6;  SHA-1;  SHA-2;  Keccak (SHA-3);  ГОСТ Р 34.11-94;  ГОСТ Р 34.11-2012. ГОСТ Р 34.11-2012 – криптографический стандарт вычисления хеш-функции. Размер блока входных данных: 512 бит. Размер хеша (хэш-свёртки): 512 бит. Стандарт ГОСТ Р 34.11-2012 определяет алгоритм и процедуру вычисления хеш-функции для последовательности символов. Стандарт обязателен для применения в качестве алгоритма хеширования в государственных организациях РФ и ряде коммерческих организаций. Для вскрытия паролей, преобразованных при помощи сложнообратимой хеш-функции, а также для атак на симметричные шифры на основе известного открытого текста используются радужные таблицы. Радужная таблица – специальный вариант таблиц поиска для обращения криптографических хеш-функций. Радужная таблица – готовая построенная цепочка возможных паролей. Однако, таблицы могут взламывать только ту функцию, для которой создавались. Использование функции выведения ключа с применением соли делает эту атаку неосуществимой. Для вычисления хэш-свёртки может быть использована любая программа. Кроме того такой функционал есть в системе Windows NT через консоль. Для этого нужно использовать команду: «certutil –hashfail “Путь”», используется хэш-функция SHA-1.   2. Практическая часть В отчёте представить (с описанием и снимками экрана, достаточными для понимания факта проделанной работы) следующее: 1. Создать несколько файлов, дать им Ваше имя (например, Олег 007), заполнить их данными. Сделать копии файлов и произвести для некоторых из них «незаметные» для пользователей изменения в файлах. К таким изменениям можно отнести, к примеру:  изменение кода цвета объектов, в частности текста;  замена символов на похожие символы с другими кодами символов;  вставка объектов со 100% прозрачностью, отсутствующими цветами заливками или совпадающими с цветом фона;  изменение текста до минимального, установка цвета текста под цвет фона;  вставка текста с атрибутами «скрытый текст», опция «Шрифт» => «Видоизменение»;  изменение рисунка (областей с мало отличимой палитрой цветов);  изменение метаданных файлов (к примеру, вкладка «Подробно» с полями «Авторы», «Организация» и пр.);  прочее. 2. Используя программную реализацию механизма хэш-функций, проверить целостность и неизменность файлов. Предоставить снимки экрана, описание действий и результатов. Прокомментировать детально результаты работы. Когда совпадают, Когда расходятся и почему. Вопросы (кратко ответить): 1. Что такое свёртка? 2. Что такое хэш и как его вычислить? 3. Что такое хэш-функция и зачем она нужна? 4. Сколько бит на выходе хэш-функции? 5. Каков принцип работы систем для контроля целостности из этой практической? 6. Как и почему мы обнаруживаем факты изменения данных? 7. Как можно в теории обойти этот механизм? 8. Почему происходят коллизии и что это? 9. Зачем в процессах проверки паролей по хэшам нужна соль? 10. Как повысить безопасность систем проверки паролей на базе хэш-свёрток?