Fondamenti di sicurezza - introduzione alla crittografia

Introduzione alla crittografia

La crittografia è una scrittura in codice che può essere compresa solo da chi ne conosce la chiave. La crittoanalisi è lo studio dei metodi per decifrare il testo cifrato senza conoscere la chiave.

Definizioni preliminari

• Testo in chiaro "plaintext" (messaggio originale)
• Testo cifrato "ciphertext" (messaggio codificato prodotto come output, dipende dal testo in chiaro e dalla chiave)
• Algoritmo di cifratura "cipher" (algoritmo che trasforma il testo in chiaro in testo cifrato)
• Chiave (usata come input dell'algoritmo di cifratura, valore indipendente dal testo in chiaro)
• Algoritmo di decifratura (algoritmo che trasforma il testo cifrato in testo in chiaro)

Cifrature

La cifratura classica è la tecnica di sostituzione (ogni simbolo del testo in chiaro viene sostituito da un altro simbolo; se il testo è visto come una sequenza di bit, alcune combinazioni di bit vengono sostituite con altre). Essa comprende:

• Cifratura di Cesare: sostituisce ogni lettera dell'alfabeto con la lettera che si trova a "n" posizioni di distanza (assegnando a ogni lettera un numero, una volta deciso il valore n è sufficiente sommare/sottrarre n alla lettera e trovarne la corrispondente).

  Con la cifratura di Cesare, attraverso la crittoanalisi, ci sono solo 26 possibili chiavi; con un attacco a forza bruta è facile provare tutte le sostituzioni per il simbolo.

• Cifratura monoalfabetica: ogni lettera del testo in chiaro viene mappata (collegata) su una lettera scelta in modo casuale (ma comunque univoco), in questo modo si hanno 26! possibili chiavi, ma sfruttando degli attacchi che operano sulla regolarità del linguaggio (lettere più utilizzate, meno utilizzate, ricorrenze...) anche questa cifratura non è sicura. Esistono infatti delle tabelle che indicano le frequenze di utilizzo di una lettera, coppie di lettere o triple di lettere. Procedendo per ipotesi di sostituzione si può risalire al testo in chiaro. Le cifrature monoalfabetiche sono facili da violare perché conservano le frequenze dell'alfabeto originario.
• Cifratura Playfair (a poligrammi): crittografa più lettere insieme. Il testo in chiaro è cifrato 2 lettere alla volta (diagramma).

  Funzionamento:

  1. In una matrice 5x5 si inserisce una parola chiave priva di duplicati e si completano le celle libere con le restanti lettere dell'alfabeto in ordine.
  2. Se la coppia di lettere cade nella stessa riga, esse vengono sostituite con le lettere che seguono a destra (nella matrice).
  3. Se la coppia di lettere cade nella stessa colonna, esse vengono sostituite con le lettere sottostanti.