Tesi Crittografia - Macchine cifranti giapponesi

Università degli Studi di Brescia

Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione

Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Relazione finale

La Macchina Cifrante Purple

Laureando: Nicolas Vermi

Matricola: 705524

Relatore: Prof. Luca Giuzzi

Anno Accademico 2016/2017

Università degli Studi di Brescia

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione

Corso di Laurea in Ingegneria Informatica

Relazione finale

La Macchina Cifrante Purple

Laureando: Nicolas Vermi

Matricola: 705524

Relatore: Prof. Luca Giuzzi

Anno Accademico 2016/2017

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Ringraziamenti

Essendo giunto alla conclusione di questo primo ciclo di studi universitari, ritengo opportuno ringraziare tutte le persone che mi han permesso di arrivare fino a qui. Un ringraziamento va quindi al Prof. Luca Giuzzi, relatore di questa tesi, per il supporto fornito nella stesura di questo testo.

Non meno importanti i sentiti ringraziamenti a tutti i professori che ho incontrato durante il mio percorso di studi che attraverso i loro insegnamenti mi hanno permesso di crescere sotto l’aspetto accademico e professionale.

Un ringraziamento va ai miei amici e a tutti coloro che per un tempo più o meno lungo hanno condiviso il loro percorso di studi con il mio, aiutandomi e sostenendoci a vicenda nelle difficoltà.

Ringrazio la mia famiglia e i miei parenti per il sostegno ricevuto nel tempo, ma soprattutto i miei genitori. Ringrazio papà che pur essendo quasi completamente estraneo al mondo universitario tale da non poterlo capire a pieno mi ha sempre dato il suo sostegno e ringrazio mamma che mi ha sempre sopportato e supportato nei momenti in cui ero agitato, stressato o impaurito facendomi sempre forza e caricandomi per affrontare la nuova difficoltà.

Infine vorrei ringraziare mia sorella perché ogni volta che tutto si faceva buio c’era sempre lei a riaccendermi il sorriso.

In conclusione gli ultimi ringraziamenti vanno alla facoltà di ingegneria che chi mi ha messo in difficoltà come nessuno mai prima, che ha inizialmente demolito la mia sicurezza in me stesso ma che poi mi ha insegnato a vedere il mondo in modo differente facendomi capire che le difficoltà ci saranno sempre ma che esiste sempre un modo per venirne fuori e che molto spesso basta solo guardare il problema da una prospettiva differente, mi ha insegnato che certe cose bisogna guadagnarsele con la fatica e l’impegno e molto spesso dopo una serie di fallimenti.

Questo giorno non è solo il termine di un ciclo di studi, bensì l’inizio di un nuovo percorso accademico, professionale e personale, nel quale il supporto di tutte queste persone sarà più che mai necessario.

Introduzione

La mia tesi come da titolo si concentra sulla Purple Cipher Machine che era una macchina giapponese utilizzata per cifrare i messaggi durante la seconda guerra mondiale.

La tesi inizia con la descrizione dei pilastri fondamentali su cui si basa il funzionamento della Purple, ovvero i cifrari a sostituzione, portandone qualche esempio realmente esistito come il cifrario di Cesare o il disco cifrante di Alberti in modo tale da poter capire come questi potessero funzionare.

Finita questa prima parte introduttiva atta a spiegare alcuni concetti che successivamente verranno considerati fondamentali si passa alla descrizione della macchina cifrante utilizzata precedentemente all’avvento della Purple, cioè la RED di cui verrà spiegato il funzionamento e verranno mostrati alcuni esempi di testi cifrati.

Una volta finito con la RED si passa all’argomento vero e proprio della tesi che sarà più comprensibile grazie agli argomenti trattati nei precedenti capitoli.

Oltre che ad una descrizione meccanica delle varie parti che compongono la macchina, si andrà a raccontare come gli analisti americani scoprirono il suo funzionamento senza aver mai ottenuto una di queste macchine, ma solo con il ragionamento e la crittoanalisi dei messaggi.

Verranno inoltre successivamente spiegati su quali eventi storici avrà avuto un ruolo da protagonista la macchina Purple e la decodifica dei suoi messaggi.

Nella parte finale della tesi verrà invece descritta una macchina virtuale da me creata in linguaggio Java che funziona in fase di cifratura e decifratura come la Purple Cipher Machine, e che quindi inserendo del codice in chiaro permette di ottenere del codice Purple e poi volendo permette di decifrarlo e ottenere nuovamente il plain text originario.

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Indice

• I cifrari a sostituzione
• Panoramica sui cifrari a sostituzione . . . . . . . . . . 1
• Il cifrario di Cesare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
• Il disco cifrante di Alberti . . . . . . . . . . . . . . . . 3
• Il cifrario di Vigenere . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
• Il predecessore della Purple
• Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• Convenzioni giapponesi e tecniche di rappresentazione . 7
• Red Machine Cipher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
• Regole di cifratura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
• Purple Cipher Machine
• Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
• Crittoanalisi e funzionamento della Pur