Rainbow Table 攻撃が危険な理由と、ソルティングパスワードがそれを防ぐ方法

1. レインボーテーブル攻撃を理解する

レインボー テーブル攻撃は、事前に計算されたハッシュ値のテーブルを使用してパスワードを解読する暗号攻撃です。考えられるすべてのパスワードを生成し、そのハッシュをその場で計算するブルート フォース攻撃とは異なり、レインボー テーブルには、考えられるすべてのパスワードについて事前に計算されたハッシュのリストが保存されます。この方法により、パスワード ハッシュの解読に必要な時間が大幅に短縮されます。

1.1 レインボーテーブルとは何ですか?

レインボー テーブルは、可能な入力 (パスワードなど) のリストに対する暗号化ハッシュ関数の出力を保存するデータ構造です。たとえば、システムが MD5 アルゴリズムを使用してパスワード ハッシュを保存している場合、レインボー テーブルを作成して、数百万の潜在的なパスワードのハッシュを保存できます。攻撃者がハッシュされたパスワードを取得すると、レインボー テーブルでそれを検索し、対応する平文のパスワードを見つけるだけです。

1.2 レインボーテーブル攻撃の仕組み

レインボー テーブル攻撃は、テーブルの事前計算された性質を利用して、ハッシュされたパスワードと平文のパスワードを迅速に照合します。以下は、レインボー テーブル攻撃がどのように実行されるかを段階的に説明したものです:

• ハッシュ化されたパスワードを取得する : 攻撃者は、まずシステムからハッシュ化されたパスワードを取得する必要があります。これは、データ侵害、システムの脆弱性、または内部関係者による攻撃によって発生する可能性があります。
• レインボー テーブルを使用する : 攻撃者は、システムで使用されるハッシュ アルゴリズム (MD5、SHA-1 など) に対応するレインボー テーブルを使用します。彼らはテーブル内でハッシュ化されたパスワードを検索します。
• 平文パスワードの検索 : ハッシュがテーブルに存在する場合、攻撃者は対応する平文パスワードを取得します。これは、考えられる各パスワードのハッシュを計算するよりもはるかに高速です。

1.3 Rainbow Table 攻撃の制限

レインボーテーブル攻撃には、次のようないくつかの制限があります。

• ストレージ要件 : Rainbow テーブルのサイズは非常に大きくなる可能性があり、ストレージと管理が困難になります。
• ハッシュ関数の特異性 : ハッシュ関数ごとに個別のレインボー テーブルが必要です。たとえば、MD5 レインボー テーブルは SHA-1 ハッシュには使用できません。
• 計算の複雑さ : レインボー テーブルの作成には大量の計算が必要です。

1.4 レインボーテーブル攻撃の実例

レインボー テーブル攻撃は、いくつかの注目を集めたデータ侵害に利用されています。たとえば、2012 年の LinkedIn 侵害では、数百万ものハッシュ化されたパスワードが流出しました。ハッカーはレインボー テーブルを使用してこれらのハッシュを解読し、無数のユーザーの平文パスワードを明らかにしました。

2. ソルティングパスワードによるレインボーテーブル攻撃からの保護

レインボー テーブル攻撃のリスクを軽減するために、セキュリティの専門家はソルティングとして知られる手法を使用しています。ソルティングは、ハッシュ化する前に、一意のランダムな文字列 (「ソルト」) を各パスワードに追加するプロセスです。このため、単一のレインボー テーブルを使用して複数のハッシュ化されたパスワードを解読することは不可能になります。

2.1 塩漬けとは何ですか?

ソルティングでは、ユーザーのパスワードをハッシュする前に、ランダムな値を追加または先頭に追加します。各ユーザーは固有のソルトを持っており、このソルトはハッシュ化されたパスワードとともにデータベースに保存されます。ユーザーがログインすると、システムはソルトを取得し、入力されたパスワードと組み合わせて、その組み合わせをハッシュして、保存されているハッシュと照合します。

例:

• ユーザーパスワード:password123
• 生成される塩: 5f2e4
• 結合およびハッシュ化: hash(password123 5f2e4)

2.2 ソルティングパスワードの利点

ソルティングには、保存されたパスワードのセキュリティを強化するいくつかの利点があります。

• レインボー テーブル攻撃を防止 : 各パスワードには一意のソルトがあるため、攻撃者は事前に計算されたレインボー テーブルを使用してハッシュを解読できません。
• ブルート フォース攻撃をより困難にします : 攻撃者が単一のパスワードをターゲットにする場合でも、ソルトを使用してハッシュを計算する必要があるため、プロセスに非常に時間がかかります。
• 一意のハッシュを確保 : 2 人のユーザーが同じパスワードを持っている場合でも、一意のソルトによりハッシュが異なるため、攻撃者が複数のパスワードを同時に解読することが困難になります。

2.3 コードでのソルティングの実装

これは、MessageDigest を使用してパスワード ハッシュのソルティングを実装する方法を示す Java の例です。

import java.security.MessageDigest;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Base64;

public class PasswordSaltingExample {

    public static String getSalt() throws Exception {
        SecureRandom sr = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        byte[] salt = new byte[16];
        sr.nextBytes(salt);
        return Base64.getEncoder().encodeToString(salt);
    }

    public static String hashPassword(String password, String salt) throws Exception {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        md.update(salt.getBytes());
        byte[] hashedPassword = md.digest(password.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(hashedPassword);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String password = "mySecurePassword";
        String salt = getSalt();
        String hashedPassword = hashPassword(password, salt);

        System.out.println("Salt: " + salt);
        System.out.println("Hashed Password: " + hashedPassword);
    }
}

上記のコード内:

• ランダム ソルトは、安全な乱数発生器を使用して生成されます。
• ソルトはパスワードと結合され、SHA-256 アルゴリズムを使用してハッシュされます。
• ソルトとハッシュ化されたパスワードの両方が出力され、各ハッシュ化されたパスワードの一意性が示されます。

コードを実行すると、実行ごとに異なるソルトが生成され、その結果、同じパスワードに対して異なるハッシュが生成され、レインボー テーブル攻撃に対する保護におけるソルティングの有効性がわかります。

3. パスワードのソルティングとハッシュのベスト プラクティス

3.1 強力なハッシュ アルゴリズムを使用する

パスワードのハッシュには、SHA-256 や bcrypt などの強力な暗号化ハッシュ関数を常に使用してください。これらのアルゴリズムは衝突攻撃に耐性があり、セキュリティがテストされています。

3.2 パスワードごとに一意のソルトを生成する

各ユーザーのパスワードが一意のランダムな文字列でソルトされていることを確認します。これにより、攻撃者が同じレインボー テーブルを使用して複数のパスワードを解読することができなくなります。

3.3 十分に長い塩を使用する

ソルトの長さは少なくとも 16 バイトである必要があります。ソルトが長いほど、独自性と複雑さが増すため、セキュリティが強化されます。

3.4 塩を安全に保管する

ソルトはパスワードのように秘密にしておく必要はありませんが、攻撃者による操作やすり替えを防ぐために安全に保管する必要があります。

3.5 セキュリティ慣行を定期的に更新する

最新のセキュリティ推奨事項を常に把握し、ハッシュおよびソルティング メカニズムの強度を継続的に評価してください。

4. 結論

レインボー テーブル攻撃は、攻撃者がハッシュ化されたパスワードを平文のパスワードと迅速に照合できるようにすることで、パスワード セキュリティに重大な脅威をもたらします。ただし、ソルティングなどの技術を使用することで、これらの攻撃のリスクを大幅に軽減できます。ソルティングにより、2 人のユーザーが同じパスワードを持っている場合でも、ハッシュ化されたパスワードは異なることが保証されるため、攻撃者が事前計算されたテーブルを使用してパスワードを解読することはほぼ不可能になります。パスワードを保護するには、単に適切なアルゴリズムを選択する必要があるわけではないことを覚えておいてください。それは正しい戦略を実行することです。

このトピックに関してご質問がある場合、またはさらに詳しい説明が必要な場合は、お気軽に以下にコメントしてください。

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