Tecniche tradizionali di cifratura
Lezione 3 di Sicurezza dei sistemi informatici 1
Docente: Giuseppe Scollo
Università di Catania, sede di Comiso (RG)
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di Studi in Informatica applicata, AA 2007-8
cifratura monoalfabetica, o
sostituzione semplice
-
funzione di codifica: una
permutazione dell'alfabeto
-
π = n
→ n
-
esempio storico: cifratura di Cesare
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π(n) = (n+3) mod 23
la cifratura di Cesare è senza chiave ...
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si generalizza facilmente a una con chiave (alfabeto inglese):
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π k(n) = (n+k) mod 26
-
si dispone così di 26 chiavi ...
-
... tuttavia esistono 26! permutazioni
dell'alfabeto
-
idea: chiave = meccanismo di determinazione
dell'indice k della permutazione
π k fra le 26! possibili
esempi:
chiave = segmento iniziale della permutazione
complessità della sostituzione semplice:
-
lineare nella lunghezza del messaggio
vulnerabilità della sostituzione semplice:
-
sensibile alla distribuzione della
frequenza media dei caratteri nella lingua
-
bastano pochi indizi per restringere la scelta fra 26! possibili permutazioni
a un numero molto inferiore
-
debolezza inerente:
-
tutte le occorrenze di ciascun carattere sono cifrate allo stesso modo
esempio: MACodExample.txt
idea:
chiavi usa-e-getta da un blocchetto
(one-time pad)
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lunghezza delle chiavi concatenate = lunghezza del testo
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codifica attraverso un tableau di Vigenère
-
carattere del testo in chiaro e carattere della chiave fungono da
coordinate nel tableau del corrispondente carattere del testo cifrato
cifratura perfetta
?
-
anche questo metodo è sensibile alla distribuzione della frequenza media
dei caratteri nella lingua! Infatti ...
-
le coppie di coordinate del tableau di
Vigenère non sono equiprobabili
idea:
generazione casuale della chiave
-
(lunga quanto il testo da codificare)
combinazione della chiave con il testo attraverso
XOR
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semplicità dell'algoritmo di codifica e decodifica:
si possono usare altre funzioni di (de)codifica
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ad es. un tableau di Vigenère numerico
le cifrature per sostituzione mirano alla
confusione del testo
le cifrature per trasposizione
o permutazione mirano alla
diffusione del testo
-
attenzione:
permutazione
del
messaggio piuttosto che dell'alfabeto
(come invece accade nella sostituzione monoalfabetica)
tecnica più semplice:
trasposizione colonnare
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debolezza: è necessario disporre di
tutto il messaggio per
cominciare la codifica
(è un inconveniente per messaggi lunghi)
vulnerabilità:
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facile da sospettare
-
indizio:
frequenza dei caratteri prossima a quella tipica della lingua
-
criptoanalisi per analisi dei digrammi
idea di base: composizione di
diverse funzioni di codifica
la composizione non garantisce
una crittografia più sicura
un esempio storico, la crittografia sovietica
durante la II guerra mondiale:
-
uso della trasposizione colonnare per la permutazione dell'alfabeto
-
combinazione di diffusione e confusione non per composizione
-
ulteriore cifratura da blocchetto
nelle tecniche standard di crittografia (DES, AES, ...)
si combinano sempre confusione e diffusione
