Ortada Buluşma ve Zaman-Bellek Dengeleri

MITM saldırıları bir şifreleme algoritmasını iki yarıya böler ve bu yarılara bağımsız olarak saldırır. Saldırgan bir uçtan tablo oluşturur, ardından eşleşme bulmak için diğer uçtan arama yapar. O(2^{2n}) olan saldırı karmaşıklığını, O(2^n) bellek karşılığında O(2^n) değerine düşürür.

Double-DES, DES'i iki kez uygular: C = DES_{K2}(DES_{K1}(P)). Anahtar uzayı: 2^{112}. MITM saldırısı: tüm 2^{56} K1 değerleri için DES_{K1}(P) hesaplanır ve saklanır. Tüm 2^{56} K2 değerleri için DES_{K2}^{-1}(C) hesaplanır ve tabloda aranır. Eşleşme → (K1, K2) adayı. Toplamda yalnızca 2^{57} işlem gerekir.

1. adım: açık metin P'yi olası tüm K1 değerleriyle şifreleyin → T[DES_{K1}(P)] = K1 tablosu. 2. adım: her K2 için şifreli metin C'yi çözün: v = DES^{-1}_{K2}(C). v ∈ T olup olmadığını kontrol edin. T[v] = K1 varsa, (K1, K2) çiftini ikinci bir açık metin-şifreli metin çifti üzerinde doğrulayın. 1-2 yanlış eşleşme beklenir; bunları eleyin.

Triple-DES (3DES), K1, K2, K3 olmak üzere üç anahtar kullanır: C = DES_{K3}(DES^{-1}_{K2}(DES_{K1}(P))). MITM yine uygulanabilir, ancak daha az etkilidir: iki anahtarlı 3DES (K3=K1), 2^{112} işlemlik bir saldırıya indirgenir. Üç anahtarlı 3DES için 2^{112} işlemlik bir MITM saldırısı vardır; bu da 168 bitlik anahtara rağmen 3DES'in neden yalnızca yaklaşık 112 bitlik etkin güvenlik sağladığını açıklar.

Hellman (1980): çevrim dışı anahtar aramasını hızlandırmak için (başlangıç_noktası, bitiş_noktası) zincirlerinden oluşan bir tabloyu önceden hesaplar. Bir hedef özeti/şifreli metni verildiğinde, bunu içeren bir zinciri bulmak için Hellman tablosunda arama yapılır. Ödünleşim: P = N (zaman × bellek = alan sabiti). Gökkuşağı tablolarının temelini oluşturur.

Gökkuşağı tabloları (Oechslin, 2003), her zincir konumunda farklı indirgeme işlevleri kullanarak Hellman tablolarını geliştirir ve yanlış alarmları (birleşen zincirleri) ortadan kaldırır. Tuzlanmamış parola özetlerini kırmak için etkilidir. Bir arama O(table_size/chain_length) zaman alır.

Tuz, özetleme işleminden önce parolanın başına eklenen rastgele bir değerdir: H(salt||password). Farklı tuzlar aynı parola için farklı özetler üretir — farklı bir tuz kullanıldıysa "password" için hazırlanmış bir gökkuşağı tablosu işe yaramaz. Tuzlar özetin yanında saklanmalıdır.

AES-128'e (10 tur) yönelik MITM saldırıları AES'i 5. turda böler — 5 turu ileri yönde şifreler, 5 turu geri yönde çözer ve zincirin ortasında buluşur. Bilinen en iyi saldırı, 2^{128} değerini 2^{126.1} değerine düşüren çift klik saldırısıdır; bu pratik değildir, ancak AES'in MITM tarzı yaklaşımlara karşı güvenlik payı olmadığını gösterir.

Merkle-Damgård özetleri için MITM, bazı yapılarda ön görüntüleri kaba kuvvetten daha hızlı bulabilir. Saldırı: ileti bloklarından başlayarak IV'den ileriye doğru bir tablo oluşturun; hedef özetten geriye doğru arama yapın. Tam turlu SHA-256'ya karşı sonuç hâlâ yaklaşık 2^{255} değerindedir — kaba kuvvete göre bir iyileşme yoktur.

Kesit saldırısı, MITM'yi r-yollu bölmelere geneller. Bir şifreleme algoritmasının 3-yollu bölünmesinde turların 1/3'ü ileri yönde şifrelenir, zincirin ortasında buluşulur, ardından 1/3'ü geri yönde çözülür. O(2^{n*2/3}) zaman ve O(2^{n/3}) bellek gerektirir — daha dengeli bir ödünleşimdir.

Protokollerde MITM saldırıları şu yöntemlerle önlenebilir: yüksek entropili parolalardan KDF ile türetilen uzun anahtarlar kullanmak (numaralandırılabilecek anahtar uzayını küçültür), anahtarın cihazdan hiç ayrılmadığı donanım belirteçlerini (FIDO2) kullanmak veya açık anahtar kimlik doğrulaması kullanmak (numaralandırılacak ortak bir gizli bilgi yoktur).

Double-DES'in (2x DES, birleştirilmiş 112 bitlik anahtar) MITM saldırısına karşı etkin güvenliği nedir?

MITM saldırıları şifreleme algoritmalarını ikiye bölerek 2^n bellek kullanımıyla çalışma süresini 2^{2n} değerinden 2^n değerine düşürür. Double-DES'i kırar; 3DES bunu azaltır, ancak etkin güvenliği 112 bittir. Gökkuşağı tabloları parola kırmak için MITM mantığını kullanır — tuzlama ile etkisiz hâle getirilir. Sıradaki konu: zamanlama saldırıları ve yan kanal saldırıları.