王莉

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)信息系， 安徽 宿州 234101）

分布式網(wǎng)絡(luò)攻擊的應(yīng)用研究

王莉

（宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)信息系， 安徽 宿州 234101）

本文深入討論了通過(guò)分布式計(jì)算進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)攻擊，重點(diǎn)討論了通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的暴力破解攻擊，同時(shí)分析了其他的一些分布式網(wǎng)絡(luò)的攻擊方法，并最終以 DES 和 MD5 為例設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分布式網(wǎng)絡(luò)攻擊系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)模擬出暴力破解的 DES和 MD5的過(guò)程.

暴力破解；分布式計(jì)算；DES；MD5

1 研究背景

密碼分析的一個(gè)基本方向就是暴力破解，暴力破解已成為密碼學(xué)的一個(gè)重要分支.隨著網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算和分布式計(jì)算等新技術(shù)的產(chǎn)生，人們開(kāi)始研究在新計(jì)算平臺(tái)下的暴力破解技術(shù)，尤其是對(duì)一些目前常用的對(duì)稱密碼的暴力破解技術(shù).新一輪的基于分布式環(huán)境的暴力破解熱潮逐漸發(fā)展起來(lái).與此同時(shí)，在新的分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的其他一些分布式網(wǎng)絡(luò)攻擊也相繼出現(xiàn)，研究分布式環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)攻擊，對(duì)于提高我國(guó)密碼算法的理論研究，改進(jìn)密碼算法有著重要的意義.

2 分布式暴力破解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件開(kāi)發(fā)與測(cè)試環(huán)境

系統(tǒng)基于 Socket通信方式，采用 C/S模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)軟件為 Microsoft提供的 VisualStudio 2010，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用C#，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)環(huán)境選擇 Windows XP.測(cè)試時(shí)，客戶端和服務(wù)器端安裝在不同的計(jì)算機(jī)上，這些計(jì)算機(jī)使用的操作系統(tǒng)也是 Windows XP.

2.2 界面設(shè)計(jì)

服務(wù)器端界面如圖1所示：

圖1 服務(wù)器端

服務(wù)器主界面主要包括四個(gè)部分，DES加密，MD5哈希，客戶端反饋信息，破解進(jìn)度.在破解時(shí)，點(diǎn)擊界面左上方的“啟動(dòng)服務(wù)器”，等待客戶端的連接請(qǐng)求，在建立連接后，可以給客戶端分配任務(wù)，進(jìn)行密碼破解或是 MD5攻擊.通信數(shù)據(jù)右側(cè)的文本框用于向客戶端發(fā)送響應(yīng)消息或是分發(fā)破解任務(wù)，“查看結(jié)果”按鈕主要用于當(dāng)鼠標(biāo)單擊客戶端反饋信息時(shí)，顯示詳細(xì)的破解內(nèi)容.客戶端反饋信息跟破解進(jìn)度使用 ListBox控件進(jìn)行顯示.

客戶端界面如圖2所示：

圖2 客戶端

“服務(wù)器地址”用于輸入服務(wù)器所在主機(jī)的 IP，點(diǎn)擊“連接”可以跟服務(wù)器建立連接.“連接”按鈕左邊的文本框用于向服務(wù)器發(fā)送消息，包括連接測(cè)試跟破解進(jìn)度等信息.當(dāng)連接成功后，服務(wù)器 IP地址輸入框自動(dòng)消失，同時(shí)“連接”按鈕變成“接收 /發(fā)送”按鈕，實(shí)現(xiàn)操作的簡(jiǎn)潔性.

2.3 系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能有字符串 DES加密，文件加密，生成 MDS哈希，DES分布式破解，MD5分布式破解.其中字符串 DES加密、文件加密、生成 MDS哈希直接采用開(kāi)發(fā)軟件提供的內(nèi)置函數(shù)調(diào)用，而 DES分布式破解，MD5分布式破解涉及到客戶端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)傳輸、密鑰分片，通信處理等.下面將具體介紹每個(gè)功能是如何實(shí)現(xiàn)的.

2.3.1 DES加密.

DES加密分為對(duì)字符串加密和文件加密，在微軟的VisualStudio 2010中，提供了許多加密函數(shù)，明白其原理后，我們只需要直接調(diào)用即可.以下語(yǔ)句為 DES加密字符串的功能函數(shù)關(guān)鍵代碼及分析，文件加密與其類似，在此不再贅述.

byte[]btKey=Encoding.Default.GetBytes(key);//指定密鑰

byte[]btIV=Encoding.Default.GetBytes(iv); //初始化向量

DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();//DES加密類

MemoryStream ms=new MemoryStream();//內(nèi)存流

byte[]inData=Encoding.Default.GetBytes(sourceString); //編碼需要加密的字符串

CryptoStream cs=new CryptoStream(ms,des. CreateEncryptor(btKey,btIV),CryptoStreamMode.Write)//創(chuàng)建加密流

cs.Write(inData,0,inData.Length);//寫入加密數(shù)據(jù)cs.FlushFinalBlock();

return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());//返回加密后的字符串

2.3.2 MD5哈希

MD5哈希值的計(jì)算方法代碼如下，其中 textBox4為輸入明文的文本框，textBox5為顯示 MD5值的文本框.

byte[]result=Encoding.Default.GetBytes(this.textBox4.Text. Trim());

MD5 md5=new MD5CryptoServiceProvider();//實(shí)例化MD5類

byte[]output=md5.ComputeHash(result);//計(jì)算 Hash值

this.textBox5.Text=BitConverter.ToString(output).Replace ("-","");//顯示結(jié)果

2.3.3 DES破解

服務(wù)器端的主要任務(wù)是將加密后的密文發(fā)送給客戶端，因此破解 DES的功能主要由客戶端實(shí)現(xiàn)，由于 DES為對(duì)稱加密，其破解過(guò)程跟加密過(guò)程相同，在此不再附上代碼.

2.3.4 MD5破解

MD5破解時(shí)，服務(wù)器端任務(wù)主要是將需要破解的哈希值發(fā)給客戶端，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分片，即將要破解的數(shù)字從小到大分段發(fā)送給不同的客戶端進(jìn)行處理，客戶端即時(shí)反饋破解情況，接收新的任務(wù)處理，直到破解完成.其中客戶端的破解程序如下：

start_num=Get_StartNumber();//獲取分片開(kāi)始數(shù)字

mm=listBox1.Selected Item.ToString();//mm為需要破解的哈希值

long temp=0;//臨時(shí)變量

bool Success=false;//布爾變量

end_num=start_num+100； //分片破解范圍

for(long t=start_num;t<=end_num;t++)

{

string ss=t.ToString();

byte[]InPut=Encoding.Default.GetBytes(ss);

MD5 md5=new MD5CryptoServiceProvider();

byte[]OutPut=md5.ComputeHash(InPut);//計(jì)算 Hash值

end=BitConverter.ToString(OutPut).Replace("-","");

if(end==mm)//與需要破解的哈希值進(jìn)行比較

{

temp=t;

listBox3.Items.Add(Convert.ToString(DateTime.Now));

listBox3.Items.Add("破解成功，結(jié)果為："+temp. ToString());

textBox1.Text="md5ok"+temp.ToString();//返回成功消息

Success=true;

break;

}

}

If(Success==false)

listBox3.Items.Add("該分片破解完成,請(qǐng)求新的任務(wù) ");

textBox1.Text="任務(wù)請(qǐng)求 ";//請(qǐng)求新的分片

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，假設(shè)明文為：33445566，那么該密鑰空間具有 108個(gè)數(shù)據(jù)；將密鑰空間分為 10片，那么每片有 107個(gè)數(shù)據(jù).MD5（16進(jìn)制）為：

D36C71408784D8123DE29768F24DF75E.

根據(jù)不同客戶端數(shù)量，MD5破解時(shí)間的不同，繪制出下表 3-1：

表 3-1 破解時(shí)間

從表中可以看出，對(duì)于同一個(gè) MD5值，在密鑰空間一定，分片數(shù)一定的情況下，隨著客戶端數(shù)量的增加，MD5破解時(shí)間逐漸減少.如果只有一臺(tái)客戶機(jī)，破解時(shí)間需要 363秒，當(dāng)客戶端數(shù)量增加時(shí)，破解時(shí)間明顯縮短.可見(jiàn)，分布式計(jì)算在暴力破解中具有明顯的優(yōu)越性.同時(shí)，它使得需要巨大計(jì)算量的任務(wù)在分解成顆粒度合適的子任務(wù)后在時(shí)間上具有優(yōu)越性，能縮短完成任務(wù)的時(shí)間.

4 結(jié)語(yǔ)

本文在充分研究了分布式的基本理論與算法的基礎(chǔ)上，以對(duì)稱密碼學(xué)算法 DES與消息摘要函數(shù) MD5為切入點(diǎn)，研究了基于分布式網(wǎng)絡(luò)密鑰破解，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)適于小密鑰空間的密碼破解系統(tǒng).系統(tǒng)軟件具有很強(qiáng)的通用性，只要對(duì)軟件中的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊與解密算法修改之后就可以對(duì)另外一種密碼學(xué)算法進(jìn)行暴力破解.

〔1〕周宇昌,熊之凡.空間信息站初探[J].空間電子技術(shù)，2004 (1):7-15.

〔2〕汪軍，豐洪才.高校校園網(wǎng)帶寬優(yōu)化管理的實(shí)踐與探討[J].計(jì)算機(jī)安全,2008(6):78-80.

〔3〕SANGFOR AC4.3 用戶手冊(cè)[EB/OL]2012-09-01.http: //www.sangfor.com/product_doc/manual/SANGFOR_ AC_v4.3_Manual_CN_201 20901_PDF.zipSETI Institute Online,http://www.seti-inst.edu/science/setiathome.htm l.

〔4〕龍崇劍.分布式環(huán)境下密碼計(jì)算平臺(tái)的研究[D].上海:上海交通大學(xué)，2007.

〔5〕Eugene.H.Spafford.The Internet Worm Program：An Analysis[J].ACM Computer Communication Review, 1989.

TP393.08

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1673-260X（2014）08-0018-02