Data Encryption Standard (DES):
il primo standard per la crittografia pubblica
1972: il
National Bureau of Standards (NBS) degli Stati Uniti
pubblica un primo bando per un algoritmo di crittografia per
uso pubblico
motivazione :
proliferazione di sistemi di crittografia commerciali →incompatibilità
1974: un secondo bando NBS
ha miglior fortuna: risponde IBM, suggerendo una variante del suo
algoritmo Lucifer, già pubblicato in precedenza
1976: il
Data Encryption Algorithm (DEA) proposto da IBM, superata
l'analisi della National Security Agency (NSA), è adottato come
standard federale DES
requisiti posti nel bando NBS per l'algoritmo:
ad alto livello di sicurezza
specificato e facilmente comprensibile
pubblicabile (sicurezza indipendente dalla segretezza dell'algoritmo)
disponibile a tutti gli utenti
adattabile all'uso per molteplici applicazioni diverse
la più discussa vulnerabilità di DES è dovuta alla limitata
lunghezza della chiave:
l'esplorazione di 256 possibilità,
per violare la chiave in un attacco a testo in chiaro e testo cifrato,
è alla portata della tecnologia attuale
1997: prima violazione ufficiale di
una chiave DES, con un algoritmo eseguito in parallelo da 3500 macchine
in 4 mesi;
1998: macchina ad hoc
(costo ∼100 kEUR)
viola una chiave DES in 4 giorni
problema: l'algoritmo DES non si
generalizza a una maggiore lunghezza della chiave
soluzione n. 1,
DES doppio :
DES2(k1,
k2, M) =
DES(k2,
DES(k1, M))
non ha la forza del raddoppio di
lunghezza della chiave:
Merkle & Hellman (1981): un attacco al
testo in chiaro conosciuto
genera 256 cifrature DES del
testo in chiaro e 256 decifrazioni DES
del testo cifrato: si trova la coppia di chiavi con algoritmi efficienti
di ricerca di coincidenze
soluzione n. 2,
DES triplo :
DES3(k1,
k2, M) =
DES(k1,
DES-1(k2, DES(k1, M)))
più sicuro di DES2, ma non ha la forza del
raddoppio di lunghezza della chiave:
debolezza simile a quella di DES2, ma per attacco al
testo in chiaro scelto,
v. Merkle & Hellman (1981)
l'intrinseca vulnerabilità di DES, anche se di rilevanza pratica
solo nel medio-lungo periodo, giustifica la ricerca di uno standard
più sicuro per la crittografia pubblica
1997:
bando del National Institute of Standards and Technology (NIST) USA
per un nuovo algoritmo pubblico di crittografia
1998:
selezione di 15 algoritmi fra quelli sottoposti
1999:
riduzione della selezione a 5 finalisti, per analisi pubblica e privata
2001:
adozione ufficiale dell'algoritmo
Rijndael,
proposto dai crittografi olandesi Vincent Rijmen e Joan Daemen,
quale standard AES
tutti gli algoritmi finalisti soddisfacevano tutti i requisiti
posti nel bando: scelta finale determinata da
efficienza e
semplicità di implementazione di Rijndael
requisiti posti nel bando NIST per l'algoritmo:
non segreto
divulgato pubblicamente
disponibile per l'uso mondiale senza diritti di sfruttamento
per cifratura simmetrica a blocchi, con blocchi da 128 bit
come DES, Rijndael combina sostituzione e trasposizione, con
operazioni elementari di scorrimento, XOR, etc., in più
iterazioni, però:
il numero delle iterazioni dipende dalla lunghezza della chiave:
9, 11, 13, rispettivamente per lunghezza della chiave pari a
128, 192, 256 bit
ad ogni iterazione si impiega una chiave specifica, o
sottochiave,
derivata da( una porzione de)lla chiave
ogni iterazione opera in sequenza quattro trasformazioni sul blocco:
sostituzione dei byte:
confusione diretta
scorrimento delle righe:
il blocco è diviso in 4 righe di egual lunghezza, a ciascuna delle
quali si applica uno scorrimento circolare di diversa entità
mescolamento delle colonne:
scorrimento e XOR → diffusione
aggiunta della sottochiave (XOR)
la base matematica di Rijndael è nella teoria dei campi di Galois
