Analisi della sicurezza nelle moderne tecniche crittografiche tesina

Analisi della sicurezza nelle moderne tecniche crittografiche

ITIS “E. Mattei” Sondrio

Esame di Stato 2015

Alunno: Riva Davide

Classe V, sezione E

Indice

• 1. Premessa storica 2
• 2. Considerazioni iniziali 4
• 3. La crittografia asimmetrica 5
• 4. Algoritmo di fattorizzazione 7
• 5. I sistemi paralleli 8
• 6. Struttura del software e benchmarking 11
• 7. Ciclo di vita e modelli di sviluppo del software 13
• 8. L’open source e gli open data 14
• 9. Bibliografia 16

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1. Premessa storica

Da sempre l’uomo ha ricercato mezzi per poter comunicare a distanza con la maggior segretezza possibile, principalmente in periodo di guerra quando il nascondere le informazioni al nemico era di vitale importanza.

Emblema dei metodi utilizzati nell’antichità è il cifrario di Cesare (ideato dall’omonimo imperatore di Roma vissuto nel primo secolo a.C.): esso consiste nel sostituire ogni lettera nel testo originario con quella che la segue di tre posti nell’alfabeto (vedi esempio a fianco).

Numerosi furono i metodi di cifratura utilizzati, ma non si fecero significativi passi avanti nell’ambito della crittoanalisi sino al XIX secolo: infatti i cifrari erano molto semplici e si basavano sull’idea che solo il mittente e il destinatario potessero conoscere la chiave e che essa fosse unica sia per cifrare che per decifrare.

Le cose cambiarono durante la Seconda guerra mondiale (1939-1945); i tedeschi infatti utilizzarono la macchina Enigma, uno strumento meccanico che era in grado di generare dieci milioni di miliardi di chiavi, rendendo di fatto impossibile la decifratura delle trasmissioni con i mezzi disponibili all’epoca.

Inoltre la chiave veniva cambiata quotidianamente, in modo che se una delle macchine fosse caduta sotto mano nemica essi avrebbero potuto decifrare i messaggi scambiati solo fino allo scoccare della mezzanotte.

Fintanto che questo metodo rimaneva inviolabile, la Germania poteva continuare i suoi progetti di egemonia.

Gli Alleati però, grazie al lavoro del matematico britannico Alan Turing, realizzarono Colossus, una macchina in grado di decifrare le trasmissioni dei nazisti; essa fu uno tra i primi calcolatori realizzati e gettò le basi delle moderne tecniche di crittoanalisi.

Grazie a questi strumenti divenne infatti possibile eseguire calcoli matematici in tempi ridottissimi: sul mercato con una spesa massima di 100 euro sono oggi disponibili macchine in grado di effettuare 100 mila milioni di operazioni in virgola mobile in un secondo (come Parallella).

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La crittografia tornò nuovamente in auge durante la Guerra fredda nella seconda metà del XX secolo, quando divenne fondamentale per le due superpotenze che si erano create (USA e URSS) mantenere il massimo livello di segretezza: in questo contesto nacque l’OTP (One-Time Pad), un meccanismo che se usato correttamente rendeva i dati cifrati inviolabili.

Ma gli enormi problemi, soprattutto legati al fatto che la chiave era lunga tanto quanto il messaggio da cifrare e che essa stessa doveva essere comunicata hanno reso necessario lo sviluppo di nuovi metodi, tra i quali la crittografia asimmetrica.

Con questo metodo mittente e destinatario posseggono due chiavi usate rispettivamente per cifrare e decifrare, rendendo inutile il tentativo d’intercettare la chiave scambiata che non potrà quindi essere utilizzata per decodificare i messaggi analizzati.

Ci si rese inoltre conto che non era tanto la segretezza che rendeva sicuro un metodo di cifratura, quanto la robustezza della chiave.

Si cominciò così a rendere pubblicamente disponibili gli algoritmi anche fuori dal campo militare; a oggi gli utilizzi sono molteplici: dall’autenticazione nei sistemi di pagamento a una semplice chiamata tutti noi ogni giorno ci troviamo a usarli senza rendercene conto.

Alan Turing

Nato il 23 giugno 1912 Turing fu un abile matematico, logico e crittoanalista, nonché un pioniere dell’informatica.

Definì per la prima volta il concetto di “algoritmo” e teorizzò un modello matematico (la macchina di Turing) che permise la nascita dei computer.

Grazie alle sue conoscenze nell’ambito della crittoanalisi durante la Seconda guerra mondiale lavorò per il governo britannico per il quale decriptò le comunicazioni militari che i nazisti si scambiavano.

Morì suicida il 7 giugno 1954, probabilmente a causa delle accuse di omosessualità (all’epoca considerata un crimine) che nel 1952 lo costrinsero ad accettare la castrazione chimica per evitare la prigione.

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2. Considerazioni iniziali

Nella nostra epoca i sistemi di cifratura sono utilizzati da chiunque (cittadini, aziende, stati) e per qualsiasi scopo (dalla semplice connessione al proprio modem Internet, alle transazioni bancarie sino alla cifratura di documenti sensibili di una nazione).

Sono inoltre nate numerose aziende relative a questo ambito, prima fra tutte RSA Security che, fra i suoi prodotti, annovera anche l’omonimo metodo di crittografia asimmetrica.

Gli algoritmi sviluppati diventano sempre più complessi e le chiavi di cifratura sempre più lunghe; nello stesso tempo i meccanismi di decifratura si affinano sempre più e le prestazioni dei PC aumentano in modo vertiginoso: oggi la domanda non è “questo algoritmo è sicuro?” ma piuttosto “in quanto tempo verrà decifrato?”.

Per esempio nel 1991 venne indetta la RSA Factoring Challenge nella quale veniva premiato con una somma di denaro chi fosse riuscito a fattorizzare delle chiavi asimmetriche prestabilite.

Se in quell’anno una chiave di bit veniva considerata 30 relativamente sicura, oggi il numero consigliato è cresciuto sei volte tanto, sino a raggiungere i bit.

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