Новая кибератака резко снижает вычислительную мощность для взлома классического RSA

Подробности изложены в материале первоисточника. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и французского института Inria в Нанси представили научную работу, описывающую принципиально новый подход к взлому алгоритма RSA. Если результаты пройдут полноценное рецензирование, это может кардинально изменить представления о безопасности шифрования.

Хотя метод пока не выглядит универсальным для повседневного применения, предложенная методика способна послужить фундаментом для дальнейших улучшений в сфере информационной безопасности и криптографии.

Суть исследования и масштабы проблемы

Атаки методом факторизации против алгоритма RSA традиционно считались практически невыполнимыми из-за колоссальной сложности вычислений. Однако свежая научная публикация демонстрирует способ раскодировать RSA за рекордное время. Подобные новости вызывают серьезное беспокойство, поскольку шифрование на базе RSA применялось на протяжении долгого времени. И хотя индустрия постепенно переходит на эллиптическую криптографию (ECC) и постквантовые алгоритмы, этот метод до сих пор защищает значительную долю современных цифровых сервисов.

Если изложенные в исследовании выводы подтвердятся, а необходимые условия для атаки будут соблюдены, объем вычислительных операций, требуемых для расшифровки ключа RSA и перехвата защищенного трафика, сократится драматически. Для ключей длиной 1024, 2048, 3072 и 4096 бит показатель сложности падает с прежних значений 2⁸⁰, 2¹¹², 2¹²⁸ и 2¹⁴⁴ до 2⁶⁵, 2⁹⁰, 2¹⁰⁵ и 2¹¹⁹ соответственно.

Практическая реализуемость и требования к ресурсам

Даже выполнение 2⁶⁵ вычислений для 1024-битных ключей остается крайне трудоемкой задачей, однако она переходит в категорию выполнимых для организаций с колоссальными ресурсами, включая государственные структуры. Более того, авторы подчеркивают, что использованные ими алгоритмы далеки от оптимальных. В перспективе их можно значительно ускорить за счет оптимизации, применения графических процессоров (GPU) и специализированных инструментов на базе искусственного интеллекта.

Важно отметить, что уязвимость затрагивает исключительно «учебный» (или «сырой») вариант RSA. Этот тип шифрования редко используется для стандартных веб-сертификатов или удаленного доступа, однако он задействован в таких инфраструктурных решениях, как Cloudflare Privacy Pass, iCloud Private Relay и Private Cloud Compute. Кроме того, данная вариация встречается в оборудовании и сервисах, работающих по стандартам вроде PKCS #11: смарт-картах, USB-токенах безопасности, конвейерах цифровой подписи, аппаратных модулях безопасности (HSM) и доверенных платформах (TPM).

Особенности проведения атаки через запросы к оракулу

Однако выполнить все условия на практике гораздо сложнее, чем описать их на бумаге. Чтобы расшифровать информацию, злоумышленнику требуется совершить колоссальное количество запросов к целевому ключу, собирая достаточный объем точек данных от так называемого оракула шифрования. В реальных условиях это означает необходимость миллиарды раз отправлять запросы к работающему серверу, использующему этот ключ для шифрования трафика, либо проводить аналогичные манипуляции с автономным аппаратным устройством.

В контексте криптографии оракул принимает число, пропускает его через математическую операцию с использованием закрытого ключа и возвращает результат, не раскрывая сам ключ. Уязвимый учебный вариант RSA позволяет обращаться к оракулу с произвольными числами, что дает возможность накапливать массив данных для математических расчетов. Получив этот массив, атакующий может задействовать вычислительные мощности для инспекции перехваченного трафика, зашифрованного тем же ключом.

Защитные механизмы и перспективы кибербезопасности

Сетевые администраторы прекрасно понимают, что отправка миллиардов запросов к активному сервису неминуемо приведет к блокировке IP-адреса и срабатыванию систем защиты. Логично предполагать, что у таких гигантов, как Cloudflare и Apple, подобные защитные рубежи настроены должным образом. Тем не менее, жесткий контроль присутствует далеко не везде, особенно в сфере недостаточно мониторируемых сервисов управления ключами, включая аппаратные решения. В рамках экспериментов ученые успешно применили свою методику на аппаратных модулях Thales Luna HSM, функционирующих как в виде «железа», так и в качестве онлайн-сервисов.

Хотя барьер для практического применения подобных атак пока остается высоким, ключевой вывод заключается в том, что этот порог может существенно снизиться. Данный сценарий допускает, что данные оракула, собранные сегодня, в будущем позволят расшифровать сохраненный трафик за считанные недели или месяцы по мере развития вычислительной техники. Нельзя исключать и того, что другие исследователи разовьют эту идею, обнаружив новые бреши в существующих стандартах защиты.