Segurança em redes de. Histórico da escrita secreta

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1 Segurança em redes de computadores Histórico da escrita secreta

2 Evolução da escrita secreta Mensagem oculta Fatos históricos narrados por Heródoto desde 480 a.c. Histaeucontra o rei persa Maria I Stuart, rainha da Escócia contra sua prima rainha Elizabeth da Inglaterra (1586) Século XVI o cientista italiano descreveu como esconder uma mensagem dentro de um ovo cozido utilizando uma espécie de tinta com alume e vinagre Micropontoutilizado pelos alemães na segunda guerra mundial 2

3 Evolução da escrita secreta Criptografia (kripto = oculto) Ocultar não a mensagem mas o seu significado Encriptação Tornar a mensagem incompreensível Dividida em dois ramos Transposição (rearranja as letras) Substituição (substitui as letras) 3

4 Transposição Três letras só podem ser rearranjadas de seis maneiras diferentes Uma frase de trinta e cinco letras pode ser rearranjada com mais de arranjos diferentes Transposições ao acaso oferece um nível muito alto de segurança Cerca de ferrovia Cerca de três linhas Citale espartano (aparelho criptográfico militar) 4

5 Substituição Substitui uma letra por outra aleatoriamente, ou por um símbolo cujo significado é conhecido pelo destinatário da mensagem 5

6 Cifras Cifra de César Os criptoanalistas árabes Análise de frequência Atbash (cifra de substituição hebráica) Toma-se cada letra da mensagem, anota-se o número de espaços que a letra dista do início do alfabeto e então substituí-la por uma letra que esteja a uma distância igual do fim do alfabeto 6

7 Ramificações 7

8 A cifra indecifrável Blaise de Vigenère Tratado sobre a escrita secreta (1586) Um alfabeto normal seguido de 26 alfabetos cifrados Tornou-se necessária a utilização de uma palavrachave A cifra indecifrável foi quebrado por Charles Babbage 8

9 Babbage e a cifra indecifrável Se o Kde KINGfor usado para cifrar e, então a letra resultante no texto cifrado é O Se o Ide KINGfor usado para cifrar e, então a letra resultante no texto cifrado é M Se o Nde KINGfor usado para cifrar e, então a letra resultante no texto cifrado é R Se o Gde KINGfor usado para cifrar e, então a letra resultante no texto cifrado é K Uma busca pelos padrões 9

10 Segurança em redes de computadores Confidencialidade Autenticação Integridade Não repudio da mensagem Disponibilidade e controle de acesso 10

11 Segurança em redes de computadores Confidencialidade Somente o remetente e o destinatário deverão entender o conteúdo da mensagem Autenticação O remetente e o destinatário precisam confirmar a identidade da outra parte envolvida Integridade Que o conteúdo não seja alterado 11

12 Segurança em redes de computadores Não repúdio da mensagem É a garantia que o emissor de uma mensagem ou a pessoa que executou determinada transação de forma eletrônica, não poderá posteriormente negar sua autoria Disponibilidade e controle de acesso DDOS Senhas 12

13 Princípios de criptografia Chaves simétricas Chaves assimétricas Assinatura digital Distribuição de chaves e certificação 13

14 Chaves simétricas A mesma mensagem pode ser cifrada de uma infinidade de modos diferentes, dependendo da chave que foi escolhida A versão de 56 bits da cifra Lucifer de Feistel foi oficiamente adotada em 1976 e batizada como Padrão de Cifragem de Dados (DES Data Encryption Standard) Continua sendo o padrão oficial americano para cifragem O grande problema era a questão da distribuição de chaves 14

15 Chaves simétricas Segunda guerra mundial Alto comando alemão Livro mensal das chaves diárias Aparentemente banal, mas tornou-se um problema crucial Havia a necessidade de se criar um sistema para a distribuição de chaves sem prover um contato direto entre as partes envolvidas na comunicação 15

16 Whitfield Diffie Formado no MIT. Trabalhava na Sun Imaginou dois estranhos se encontrando na Internet e se perguntou como eles poderiam trocar uma mensagem cifrada Imaginou também a possibilidade compras via Internet que precisariam utilizar criptografia e consequentemente trocar as chaves 16

17 Martin Hellman Universidade de Stanford, na California Ralph Merkle Emigrado de outro grupo de pesquisa 17

18 Todo o problema da distribuição é uma clássica situação de beco sem saída Para enviar uma mensagem, por telefone, precisa cifrá-la. Para cifrá-la é necessário uma chave secreta. Como transmitir uma chave secreta, por telefone, para que o receptor consiga decodificar a mensagem? 18

19 Alice Transmissora. Precisa enviar a chave para Bob sem encontrar Bob pessoalmente Bob Eva Receptor. Precisa receber a chave para decodificar a mensagem que será enviada por Alice Tenta receptar a mensagem 19

20 Alice coloca a mensagem em uma caixa de ferro com um cadeado. Porém, Bob não possui a chave para abrir o cadeado Solução: Alice coloca a mensagem em uma caixa de ferro com um cadeado e a envia para Bob Bob não consegue abrir o cadeado pois não possui a chave. Então, Bob adiciona um segundo cadeado na caixa e a reenvia para Alice Alice recebe a caixa com dois cadeados retira o seu cadeado e reenvia a caixa para Bob, agora com somente o cadeado de Bob 20

21 Alice usa sua própria chave para cifrar a mensagem que encaminhará a Bob. Bob codifica novamente a mensagem utilizando a sua própria chave e a reenvia para Alice Alice recebe a mensagem duplamente cifrada e retira a sua cifra e a envia para Bob Que pode então retirar sua cifra e ler a mensagem 21

22 O problema não foi resolvido devido a ordem em que as cifragens e decifragens foram feitas. Porém o modelo inspirou Diffie e Hellman a procurarem um método prático para solucionar o problema da distribuição de chaves 22

23 Função Operação que transforma um número em outro A maioria das funções matemáticas são classificadas como funções de mão dupla É fácil dobrar um número para obter um novo número É igualmente fácil desfazer a função para obter o número original Se o resultado de uma multiplicação por dois é 26, é dedutível que o número original era 13 A solução era utilizar funções modulares 23

24 Função modular Exemplo: Um relógio para modular 7 (ou mod 7) que tem apenas os números de 0 a 6. Para calcular nós começamos no 2 e avançamos 3 casas para alcançar o 5. Porém, para calcular nós começamos no 2 e avançamos 6 casas, mas desta vez damos volta no círculo e chegamos no 1 que não é o mesmo resultado que obteríamos na aritmética normal 24

25 Função modular Atalho Para achar a resposta para 11 x 9 (mod 13), nós fazemos o seguinte: 11 x 9 = divididos por 13 = 7, resto 8 11 x 9 = 8 (mod 13) 25

26 As funções modulares são altamente erráticas x x x (mod 7)

27 A idéia de Helmann dependia de uma função de mão única da forma Y x (mod P) Estratégia Inicialmente Alice e Bob escolhem os valores de Y e P (Y tem que ser menor que P). Esses valores não são secretos, logo Alice e Bob podem telefonar um para o outro. Digamos que os valores escolhidos foram Y = 7 e P = 11. Logo a função de mão única será 7 x (mod 11) 27

28 Estratégia (fase 1) Alice escolhe um número, digamos 3e o mantém em segredo. Vamos chamar de Ao número dela Bob escolhe um número, digamos 6e o mantém em segredo. Vamos chamar de Bo número dele 28

29 Estratégia (fase 2) Alice introduz o 3 na função de mão única e o resultado de 7 A (mod 11): 7³ (mod 11) = 343 (mod 11) = 2 Bob introduz o 6 na função de mão única e o resultado de 7 B (mod 11): 7 6 (mod 11) = (mod 11) = 4 29

30 Estratégia (fase 3) Alice chama o resultado de seus cálculos de alfa e envia seu resultado, 2, para Bob Bob chama o resultado de seus cálculos de beta e envia o seu resultado, 4, para Alice Note que os resultados não são a chave e podem ser trocados livremente 30

31 Estratégia (fase 4) Alice pega o resultado de Bob e calcula a solução de β A (mod 11): 4³ (mod 11) = 64 (mod 11) = 9 Bob pega o resultado de Alice e calcula a solução de α(mod 11): 2 6 (mod 11) = 64 (mod 11) = 9 Pronto! Ambos terminam com o mesmo número 9. Esta é a chave! 31

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