Beveiliging van cryptografische hashfuncties doorbreken
Blockchain-ecosystemen staan bekend om hun solide cryptografische beveiligingsprotocollen. Echter is honderd procent veiligheid een utopie. Blockchains kunnen worden getroffen door zogenaamde ‘preimage-aanvallen’ en ‘tweede preimage-aanvallen’. Dit zijn specifieke aanvalsmethoden die worden gebruikt om de beveiliging van cryptografische hashfuncties te doorbreken. Preimage verwijst naar de oorspronkelijke invoer die wordt gebruikt als input voor een hashfunctie.
Reconstructie van de oorspronkelijke invoer
Wat is een tweede-preimage-aanval?
Wat is het verschil tussen een preimage-aanval en een tweede preimage-aanval?
Hoe kan weerstand worden geboden tegen preimage-aanvallen en tweede-preimage-aanvallen?
Reconstructie van de oorspronkelijke invoer
Een hashfunctie is een wiskundige functie die een invoer van variabele grootte neemt, en een vaste grootte output produceert (de hash). De hashfunctie heeft de eigenschap dat zelfs een hele kleine wijziging in de invoer, een totaal ander hash-resultaat (hashwaarde) oplevert. Dit maakt hashfuncties zeer bruikbaar voor het verifiëren van de integriteit van gegevens op de blockchain. Een preimage-aanval is een methode waarbij een aanvaller probeert om de originele invoer van de hashwaarde te achterhalen. Met andere woorden: de aanvaller probeert een invoer te vinden die dezelfde hashwaarde oplevert, als een specifieke bekende hashwaarde. Als de hashfunctie sterk is, dan zou het vinden van een preimage (de oorspronkelijke invoer die wordt gebruikt als input voor de hashfunctie), een zeer moeilijke taak moeten zijn en vrijwel onmogelijk. Zelfs als de hashwaarde bekend is. Een succesvolle aanval zou het fundament van een hashfunctie kunnen ondermijnen, en in staat zijn om de oorspronkelijke invoer te reconstrueren.
Wat is een tweede-preimage-aanval?
Naast preimage-aanvallen zijn er ook nog de zogenaamde ‘tweede-preimage-aanvallen’. Bij een tweede preimage-aanval probeert een aanvaller een andere invoer te vinden, die dezelfde hashwaarde oplevert als een specifieke gegeven invoer. Met andere woorden: de aanvaller probeert een andere invoer te vinden, die dezelfde hashwaarde heeft als een bekende invoer.
Wat is het verschil een preimage-aanval en een tweede preimage-aanval?
Het belangrijkste verschil tussen een preimage-aanval en een tweede-preimage-aanval is dat de aanvaller bij een tweede preimage-aanval al een bekende invoer heeft, terwijl bij een preimage-aanval alleen de hashwaarde bekend is. Het belang van het onderscheid tussen deze twee aanvalsmethoden, ligt in de veiligheid van cryptografische systemen. Als een hashfunctie vatbaar is voor een preimage-aanval, dan betekent dit dat een aanvaller de oorspronkelijke invoer kan achterhalen (zelfs als alleen de hashwaarde openbaar is). Dit zou de integriteit van het systeem compromitteren. Aan de andere kant, als een hashfunctie vatbaar is voor een tweede-preimage-aanval, dan betekent dit dat een aanvaller een andere invoer kan construeren, met dezelfde hashwaarde als een bekende invoer. Dit zou de betrouwbaarheid van de hashfunctie ernstig aantasten.
Hoe kan weerstand worden geboden tegen preimage-aanvallen en tweede-preimage-aanvallen?
Om de beveiliging tegen dit soort aanvallen te waarborgen, is het van cruciaal belang om hashfuncties te ontwerpen die ertegen bestand zijn. Sterke, robuuste hashfuncties (zoals bijvoorbeeld SHA-256) worden algemeen erkend als veilig en bestand tegen dergelijke aanvallen. Deze geavanceerde hashfuncties zijn zorgvuldig ontworpen met wiskundige eigenschappen, die het vinden van preimages en tweede-preimages zeer moeilijk maken. SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) is een van de meest populaire hashfuncties, die onder meer wordt gebruikt op het Bitcoin-netwerk. Bitcoin gebruikt SHA-256 als onderdeel van zijn Proof of Work (PoW)-protocol, waarmee miners nieuwe blokken aan de blockchain toevoegen.
Conclusie
Preimage-aanvallen en tweede-preimage-aanvallen zijn twee verschillende aanvalsmethoden binnen cryptografische digitale systemen (zoals bijvoorbeeld blockchainnetwerken). Een preimage-aanval probeert de oorspronkelijke invoer van een bekende hashwaarde te achterhalen, terwijl een tweede-preimage-aanval probeert een andere invoer te vinden met dezelfde hashwaarde als een bekende invoer. Het ontwerpen van sterke solide hashfuncties is dan ook essentieel om de beveiliging tegen deze aanvallen te waarborgen, en de integriteit en betrouwbaarheid van de blockchain te handhaven.
Op de hoogte blijven van de ontwikkelingen op het gebied van blockchaintechnologie? Meld je dan nu aan voor de blogpost!