‫קובץ שאלות מבוא לאבטחה (סייבר)‬ ‫‪ .1‬בשאלה זו‪ ,‬יש להסביר על כל אחד מסוגי התוקפים את הפרטים הבאים‪ :‬מהן יכולות התוקף‪,‬‬ ‫מה הסביבה בה הוא פועל‪ ,‬האם הוא מסוגל לזייף חבילות (‪ )spoofing‬ולהציג דוגמא של‬ ‫התקפה בה תוקף זה בא לידי ביטוי‪.‬‬ ‫‪.Eavesdropper .a‬‬ ‫‪.MitM .b‬‬ ‫‪.Off-Path .c‬‬ ‫‪.Puppet .d‬‬ ‫‪.One Time Pad .2‬‬ ‫‪ .a‬הוכח כי ‪ OTP‬היא סכמת הצפנה בעלת סודיות מושלמת‪.‬‬ ‫‪ .b‬מה החיסרון בשימוש במפתח 𝑛‪ 0‬בהצפנה זו‪.‬‬ ‫𝑛‬ ‫‪ .c‬האם ‪ OTP‬היא סכמת הצפנה בעלת סודיות מושלמת ללא המפתח ‪.0‬‬ ‫‪ .d‬מה הסכנה בשימוש באותו מפתח עבור ‪ 2‬הודעות שונות‪.‬‬ ‫‪ .3‬מודלים של תקיפה‪ .‬עבור כל סעיף יש לפרט מדוע‪.‬‬ ‫‪ .a‬אליס בנתה אנטנה שיכולה לקלוט את כל תשדורת הסלולר המוצפנת שנמצאת‬ ‫בטווח שלה‪ .‬מהו מודל התקיפה של אליס?‬ ‫‪ .b‬אליס בנתה אנטנה שיכולה לקלוט את כל תשדורת הסלולר המוצפנת שנמצאת‬ ‫בטווח שלה‪ .‬אליס יודעת כי בוב מבצע שיחות טלפון קבועות וידועות מראש והיא‬ ‫מקליטה את שיחתו המוצפנת‪ .‬מהו מודל התקיפה של אליס?‬ ‫‪ .c‬אליס בנתה אנטנה שיכולה לקלוט את כל תשדורת הסלולר המוצפנת שנמצאת‬ ‫בטווח שלה‪ .‬בכל פעם שאליס מעוניינת לקבל את ההצפנה עבור הודעה מסוימת‪,‬‬ ‫היא מתקשרת לתא קולי שלה ומשאירה שם את ההודעה המבוקשת‪ .‬מהו מודל‬ ‫התקיפה של אליס?‬ ‫‪ .d‬אליס בנתה אנטנה שיכולה לקלוט את כל תשדורת הסלולר המוצפנת שנמצאת‬ ‫בטווח שלה‪ .‬כעת אליס שמה לב שאם היא שולחת רצף ביטים אקראיים אל‬ ‫התמסורת של אחד מאנטנות הסלולר אזי היא יכולה לקבל עבור רצף זה את פענוחו‬ ‫לקובץ שמע‪ .‬מהו מודל התקיפה של אליס?‬ ‫‪ 𝐺1, 𝐺2 .4‬הינם ‪ PRG‬בטוחים בטווח 𝑛‪ ,{0,1}𝑛 → {0,1}2‬כך ש‪ . 𝐺1 ≠ 𝐺2-‬האם 𝐺 בהכרח‬ ‫‪ ?PRG‬הוכח‪.‬‬ ‫‪𝐺(𝑠) = 𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(𝑠 ) .a‬‬ ‫̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = )𝑠(𝐺‬ ‫‪𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(𝑠 ) .b‬‬ ‫‪𝐺(𝑠) = 𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(𝑠 𝑋𝑂𝑅 1|𝑠| ) .c‬‬ ‫̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = )𝑠(𝐺‬ ‫‪𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(𝑠 𝑋𝑂𝑅 1|𝑠| ) .d‬‬ ‫‪𝐺(𝑠) = 𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(0|𝑠| ) .e‬‬ ‫‪.f‬‬ ‫̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = )𝑠(𝐺‬ ‫) |𝑠|‪𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(0‬‬ ‫̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = )𝑠(𝐺‬ ‫‪𝐺1(𝑠 ) 𝑋𝑂𝑅 𝐺2(0|𝑠| ) .g‬‬ ‫‪ 𝐺′ .5‬הינו ‪ PRG‬בטווח ‪ .{0,1}𝑛 → {0,1}𝑛+1‬האם 𝐺 בהכרח ‪ ?PRG‬הוכח‪.‬‬ ‫‪ .𝐺′(𝑠 ) = 𝐺(𝑠 𝑋𝑂𝑅 𝑠 𝑅 ) .a‬כאשר 𝑅 מסמל ‪.reverse‬‬ ‫‪ .𝐺′(𝑠 ) = 𝐺(𝑠 𝑋𝑂𝑅 𝐺(𝑠)1,..,𝑛 ) .b‬כאשר 𝑛‪ 𝐺(𝑠)1,..,‬מציין את ‪ n‬הביטים הראשונים‬ ‫של )𝑠(𝐺‪.‬‬ ‫‪.Block cipher .6‬‬ ‫‪ .a‬תאר התקפת ‪ CPA‬על ‪ ,ECB Encryption Mode‬בה התוקף מסוגל להבחין בין שתי‬ ‫הודעות שונות שהוצפנו‪.‬‬ ‫‪.CBC Encryption Mode .b‬‬ ‫תזכורת‪:‬‬ ‫) ‪𝑐1 = 𝐸𝑘 (𝐼𝑉 𝑋𝑂𝑅 𝑚1‬‬ ‫) 𝑖𝑚 𝑅𝑂𝑋 ‪𝑐𝑖 = 𝐸𝑘 (𝑐𝑖−1‬‬ ‫‪ .i‬תאר מהן הבלוקים הנכללים ב‪ ciphertext-‬עבור הצפנה‪.‬‬ ‫‪ .ii‬תאר מהן הבלוקים הנכללים ב‪ ciphertext-‬עבור ‪ tag‬של ‪.MAC‬‬ ‫‪ .iii‬הסבר מהי הבעייתיות בשימוש בבלוק הצפנה האחרון של הודעה ‪ ,i‬עבור‬ ‫הצפנה של ההודעה ‪ .i+1‬כיצד תכונה זו יכולה לעזור לתוקף להבחין בין ‪2‬‬ ‫הודעות? הדגם‪.‬‬ ‫‪.Initialization Vector .iv‬‬ ‫‪ .1‬כיצד נבחר ‪ IV‬עבור הצפנה‪ .‬הסבר מדוע‪.‬‬ ‫‪ .2‬כיצד נבחר ‪ IV‬עבור ‪ tag‬של ‪ .MAC‬הסבר מדוע‪.‬‬ ‫‪ .v‬הנח כי אלגוריתם 𝑘𝐸‪ ,‬בו משתמשים ב‪ , CBC Mode-‬עובד ע"פ שיטת‬ ‫הצפנה של 𝑃𝑇𝑂 ועבור כל הודעה משתמשים במפתח 𝑘 חדש‪.‬‬ ‫‪ .1‬תאר התקפת ‪ CPA‬בה התוקף מסוגל להבחין בין שתי הודעות‬ ‫שונות שהוצפנו‪.‬‬ ‫‪ .2‬האם ההצפנה בטוחה עבור הודעה עם מספר בלוקים זוגי? אי‪-‬‬ ‫זוגי? לעולם אינה בטוחה?‬ ‫‪ .c‬הודעה 𝑙𝑚 ‪ 𝑚 = 𝑚1 , … ,‬הוצפנה בעזרת ‪ .Block cipher‬לאחר קבלת ההודעה נודע‬ ‫לך כי הבלוק 𝑖𝑐 השתבש ושונה במהלך שליחתו‪ .‬הסבר והדגם איזה בלוקים‬ ‫בהודעה 𝑚 ישתבשו בעת הפענוח כתוצאה מכך‪ .‬עבור ה‪ Modes-‬הבאים‪:‬‬ ‫‪.ECB Encryption Mode .i‬‬ ‫‪.CBC Encryption Mode .ii‬‬ ‫‪.OFB Encryption Mode .iii‬‬ ‫‪.CTR Encryption Mode .iv‬‬ ‫‪ .7‬על כל אחד מהרכיבים הבאים‪ ,‬קבע אם הוא פומבי או פרטי‪.‬‬ ‫‪ .i‬אלגוריתם ההצפנה‪.‬‬ ‫‪ .ii‬אלגוריתם הפענוח‪.‬‬ ‫‪ .iii‬מפתח הפענוח‪.‬‬ ‫‪.IV .iv‬‬ ‫‪ .8‬תאר את היתרונות והחסרונות של ‪ Block Cipher‬על פני ‪.Stream Cipher‬‬ ‫‪.MAC .9‬‬ ‫‪ .a‬מהן שתי התכונות ששימוש ב‪ MAC-‬מבטיח? פרט על כל אחת מהן‪.‬‬ ‫‪ .b‬האם הצפנה בעזרת ‪ Block cipher‬מבטיחה את תכונות אלה?‬ ‫‪ .c‬תאר את תהליך ההצפנה ואת תהליך הפענוח עבור השילובים הבאים של‬ ‫‪ Encryption‬ו‪.MAC-‬‬ ‫‪MAC then Encrypt .i‬‬ ‫‪Encrypt then MAC .ii‬‬ ‫‪MAC and Encrypt .iii‬‬ ‫‪ .11‬תאר מהן שתי התכונות החשובות לבטיחותה של פונקציית ‪ hash‬קריפטוגרפית‪.‬‬ ‫‪ 𝐺 .11‬הינו ‪ PRG‬המשמש להצפנה באמצעות ‪ stream cipher‬המוגדר בצורה הבאה‪:‬‬ ‫‪ 𝐺 .a‬מקבל מחרוזת אקראית ‪ 𝑠0‬אשר נבחרה מהתפלגות אחידה‪.‬‬ ‫‪ .b‬הפלט של שלב ה‪ i-‬הינו 𝑁 𝑑𝑜𝑚 )‪ 𝑠𝑖 = (𝑠𝑖−1 (𝑁 + 1) + 1‬עבור … ‪.𝑖 = 1,2,3,‬‬ ‫נתח את בטיחותו של ה‪ ,PRG-‬כלומר הוכח בטיחות או לחלופין בנה מבחין עבור 𝐺‪.‬‬ ‫‪ .12‬אתה נדרש לתכנן כספומט בטוח מפני תוקפים‪ .‬מהן הדרישות שלך מכספומט כזה?‬ ‫בתשובתך התייחס לנקודות הבאות‪:‬‬ ‫‪ .a‬באיזה אופן יש לשמור מידע על המשתמשים השונים‪.‬‬ ‫‪ .b‬כיצד משתמש יכול להזדהות בפני הכספומט על מנת לקבל שירות‪.‬‬ ‫‪ .c‬כיצד ניתן לשמור על שלמותו של המידע הנשלח בין הכספומט והמשתמש‪.‬‬ ‫‪ .13‬לאליס ובוב יש מפתח משותף 𝑘‪ .‬אליס רוצה לוודא כי בוב אכן מחזיק באותו המפתח‪ .‬לצורך‬ ‫כך היא בוחרת מחרוזת ראנדומית באורך המפתח‪ ,‬מבצעת 𝑅𝑂𝑋 של המחרוזת הראנדומית‬ ‫עם המפתח‪ ,‬ושולחת את התוצאה‪ ,‬נסמנה באות 𝑐‪ ,‬לבוב‪ .‬בוב מבצע 𝑅𝑂𝑋 של המחרוזת 𝑐‬ ‫עם המפתח 𝑘 ומחזיר את תוצאת ה‪ 𝑋𝑂𝑅-‬לאליס‪ .‬אליס בודקת האם המחרוזת שבוב שלח‬ ‫לה שווה למחרוזת הראנדומית שהיא הגרילה בתחילת הפרוטוקול‪ .‬אם כן‪ ,‬אליס יודעת כי‬ ‫בוב מחזיק באותו המפתח‪ .‬האם פרוטוקול זה בטוח? כנגד אלה מודלים של תקיפה?‬ ‫‪ .14‬נתון אלגוריתם ההצפנה הסימטרי הבא עבור ‪ plaintetext‬באורך ‪ 32‬ביט‪.‬‬ ‫‪𝑐 = (𝑝 𝑋𝑂𝑅 𝑘0 ) + 𝑘1‬‬ ‫כאשר 𝑏‪ ,|𝑘0 | = |𝑘1 | = 32‬ו‪ 𝐾 = 𝑘1 ||𝑘2 -‬הינו המפתח‪.‬‬ ‫א‪ .‬תאר כיצד ניתן לפענח את ‪.c‬‬ ‫ב‪ .‬האם אלגוריתם הצפנה זה בטוח עבור הודעה אחת? הודעות רבות?‬ ‫‪ .15‬לאליס ובוב יש מפתח סימטרי 𝑘 עבור האלגוריתם 𝐶𝐴𝑀‪ .‬אליס ובוב משדרים אחד לשני‬ ‫הודעות דרך ערוץ בו מלורי משמש 𝑀𝑡𝑖𝑀‪ .‬מלורי לא יודע מהו המפתח 𝑘‪ ,‬ולא יכול לנחש‬ ‫אותו בזמן יעיל‪.‬‬ ‫‪.𝑚 = "𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 $1000 𝑡𝑜 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑙𝑖𝑒" .a‬‬ ‫אליס שולחת לבוב את ההודעה הבאה‪.(𝑚, 𝑀𝐴𝐶𝑘 (𝑚)) :‬‬ ‫מלורי יירט את ההודעה והחליף את השם 𝑒𝑖𝑙𝑟𝑎‪ ,𝐶ℎ‬בשם מלורי‪.‬‬ ‫האם בוב יבחין בשינוי? אם כן הסבר מדוע‪ .‬אחרת‪ ,‬הצע פתרון לבעיה‪.‬‬ ‫‪.𝑚 = "𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 $1000 𝑡𝑜 𝑀𝑎𝑙𝑙𝑜𝑟𝑦" .b‬‬ ‫אליס שולחת לבוב את ההודעה הבאה‪.(𝑚, 𝑀𝐴𝐶𝑘 (𝑚)) :‬‬ ‫מלורי יירט את ההודעה ושלח אותה ‪ 111‬פעמים לבוב‪.‬‬ ‫האם בוב יהיה מודע לכך שמלורי שלח את ההודעה ‪ 111‬פעמים ולא אליס? הסבר‬ ‫מדוע והצע פתרון לבעיה‪.‬‬ ‫‪.𝑚 = "𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 $1000 𝑡𝑜 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑙𝑖𝑒" .c‬‬ ‫בוב קיבל את הצמד הבא‪.(𝑚, 𝑀𝐴𝐶𝑘 (𝑚)) :‬‬ ‫גם אליס וגם דוד (משתמש לגיטימי ולא תוקף) טוענים בתוקף כי הם שלחו את צמד‬ ‫זה‪.‬‬ ‫האם בוב יכול להבחין מי מהם באמת שלח את ההודעה? הסבר מדוע והצע פתרון‬ ‫לבעיה‪.‬‬ ‫‪.𝑚 = "𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟 $1000 𝑓𝑟𝑜𝑚 𝐴𝑙𝑖𝑐𝑒 𝑡𝑜 𝐵𝑜𝑏" .d‬‬ ‫בוב טוען כי קיבל את הצמד הבא‪.(𝑚, 𝑀𝐴𝐶𝑘 (𝑚)) :‬‬ ‫אליס טוענת כי לעולם לא שלחה צמד זה‪ ,‬ופונה לשופט כדי בכדי שיכריע בעניין‪.‬‬ ‫האם השופט יכול להכריע מי משניהם צודק? אם כן‪ ,‬הסבר מדוע‪.‬‬