Segurança de Redes de Computadores. Ricardo José Cabeça de Souza

Transcrição

1 Segurança de Redes de Computadores Ricardo José Cabeça de Souza

2 CARACTERIZAÇÃO CRIPTOGRAFIA Tipo de operação usada para transformar o texto claro em texto cifrado Número de Chaves usadas O modo como o texto claro é processado

3 Tipo de operação usada para transformar o texto claro em texto cifrado Uso de algoritmos por substituição Cada elemento do texto claro (bit, letra, grupo de bits ou letras) é mapeado em outro elemento Transposição Os elementos no texto claro são reorganizados Requisito fundamental: Nenhuma informação pode ser perdida

4 Número de Chaves usadas Emissor e receptor utilizam a mesma chave Sistema simétrico, de chave única, de chave secreta ou convencional Emissor e receptor utilizam chaves diferentes Sistema assimétrico, de duas chaves ou de chave pública

5 O modo como o texto claro é processado Cifra de bloco Processa a entrada de um bloco de elementos de cada vez, produzindo um bloco de saída Cifra de fluxo Processa os elementos da entrada continuamente, produzindo a saída de um elemento de cada vez

6 CRIPTOANÁLISE O objetivo é atacar um sistema criptográfico e recuperar a chave em uso Técnicas utilizadas: Criptoanálise Explora as características do algoritmo para tentar deduzir um texto claro específico ou deduzir a chave utilizada Força bruta O atacante experimenta cada chave possível em um trecho do texto cifrado até obter uma tradução inteligível para o texto claro

7 SISTEMA INCONDICIONALMENTE SEGURO O texto cifrado gerado pelo esquema não tiver informações suficientes para determinar exclusivamente o texto correspondente Não importa quanto tempo o oponente tenha É impossível decodificar o texto cifrado A informação exigida para a decodificação não está disponível Exemplo: Esquema One-Time Pad Não existe algoritmo incondicionalmente seguro

8 SISTEMA INCONDICIONALMENTE SEGURO Esquema One-Time Pad Chave aleatória tão grande quanto o tamanho da mensagem Chave não precisa ser repetida Usada para criptografar e decriptografar uma única mensagem e depois descartada Cada nova mensagem exige uma nova chave com o mesmo tamanho da mensagem Esquema inquebrável Texto cifrado com chave aleatória que não possui nenhum relacionamento estatístico com o texto claro

9 SISTEMA INCONDICIONALMENTE SEGURO Esquema One-Time Pad Dificuldades fundamentais Problema prático de se criar grandes quantidades de chaves aleatórias» Sistema muito utilizado exigiria milhões de caracteres aleatórios Problema na distribuição e proteção da chave» Cada mensagem enviada uma chave de mesmo tamanho é necessária no transmissor e receptor Exige segurança muito alta

10 SISTEMA INCONDICIONALMENTE SEGURO Algoritmo de decriptografia deve atander os seguintes critérios: Custo para quebrar a cifra inferior ao valor da informação codificada Tempo exigido para quebrar a cifra inferior ao tempo de vida útil da informação

11 SISTEMA INCONDICIONALMENTE SEGURO Tempo médio exigido para busca completa da chave (ataques de força bruta)

12 DIVISÕES DA CRIPTOGRAFIA Criptografia fraca Criptografia forte

13 CRIPTOGRAFIA FRACA Maneira banal de tentar ocultar informações de pessoas leigas no assunto. Exemplo jogo criptograma - a pessoa deve chegar a identificar uma frase analisando certos símbolos

14 CRIPTOGRAFIA FORTE De alta complexidade que visa manter as informações ocultas mesmo sob intensa verificação de supercomputadores Pode ser feita de duas formas: Com chaves públicas ou com chaves privadas Exemplo: PGP (Pretty Good Privacy)

15 CHAVE PÚBLICA A forma de criptografia é passada publicamente, para diversas pessoas, porém a maneira de descriptografá-las fica apenas com a pessoa/empresa que criou a chave

16 CHAVE PRIVADA O criador é o único que sabe como codificar e decodificar, somente poderão ler ou esconder a informação aqueles a quem ele passar as instruções para fazê-lo

17 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

18 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

19 ORGANIZAÇÃO DA CRIPTOGRAFIA POR CÓDIGO Procura esconder o conteúdo da mensagem através de códigos prédefinidos entre as partes envolvidas na troca de mensagens Substitui uma palavra por outra palavra ou símbolo Exemplo: Código utilizado pelas forças armadas dos EUA nas 1ª/2ª Guerras Mundiais Utilizado pelos índios navajo que se comunicavam uns com os outros usando palavras navajo específicas para termos militares

20 ORGANIZAÇÃO DA CRIPTOGRAFIA

21 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

22 ORGANIZAÇÃO DA CRIPTOGRAFIA POR CIFRA O conteúdo da mensagem é cifrado através da mistura e/ou substituição das letras da mensagem original Transformação de caractere por caractere (ou de bit por bit) Não considera a estrutura lingüística da mensagem A mensagem é decifrada fazendo-se o processo inverso ao ciframento Exemplo: Cifras Hebráicas Tipos: Transposição Substituição

23 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

24 CIFRAS DE TRANSPOSIÇÃO As cifras de transposição disfarçam a ordem dos símbolos no texto simples, apesar de preservarem sua ordem Reordenam as letras, mas não as disfarçam A cifra se baseia em uma chave que é uma palavra ou frase contendo letras repetidas

25 CIFRAS DE TRANSPOSIÇÃO Exemplo, MEGABUCK é a chave O objetivo da chave é numerar colunas de modo que a coluna 1 fique abaixo da letra da chave mais próxima do início do alfabeto, e assim por diante O texto simples é escrito horizontalmente, em linhas O texto cifrado é lido em colunas, a partir daquela cuja letra da chave seja mais baixa.

26 M E G A B U C K p l e a s e t r a n s f e r o n e m i l l i o n d o l l a r s t o m y s w i s s b a n k a c c o u n t s i x t w o t w o a b c d Texto simples: pleasetransferonemilliondollarsto myswissbankaccountsixtwotwo Texto cifrado: AFLLSKSOSELAWAIATOOSSCTCLNMO MMANT ESILYNTWRNNTSOWDPAEDOBUOERIR ICXB

27 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

28 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO Troca-se cada letra ou grupo de letras da mensagem de acordo com uma tabela de substituição Tipos: Cifra de substituição simples, monoalfabética ou Cifra de César (substituição por deslocamento) Cifra de substituição polialfabética Cifra de Substituição por Palavra Chave

29 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

30 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Esse tipo de operação, consiste em substituir uma letra por outra, seguindo um padrão fixo Cada letra (l), será substituída por outra (l+ x), e para desencriptar, será l-x Ex: daniel, com a chave(x) = 2 alterando cada letra, por duas letras subseqüentes, ficaria: fcpkgn (d + 2 = f, a + 2 = c, n + 2 = p...)

31 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Chamada também Cifra de Deslocamento Generalização da cifra de César Cada c = (m + k) mod n c : texto cifrado m: texto claro k: chave (deslocamento) n: quantidade de símbolos ou letras Cifra de César c = (m + 3) mod 26 teste de uma cifra de cesar whvwh gh xpd fliud gh fhvdu

32 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Chamada também Cifra de Deslocamento Criptoanálise (Exemplo) Poucas tentativas (só 26) alzal kl bth jpmyh kl klzsvjhtluzv zkyzk jk asg iolxg jk jkyruigsktzu yjxyj ij zrf hnkwf ij ijxqthfrjsyt xiwxi hi yqe gmjve hi hiwpsgeqirxs whvwh gh xpd fliud gh ghvorfdphqwr vguvg fg woc ekhtc fg fgunqecogpvq uftuf ef vnb djgsb ef eftmpdbnfoup teste de uma cifra de deslocamento

33 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

34 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Monogrâmica (monográfica) Cada letra da mensagem original é substituída por apenas uma outra letra, número ou símbolo O comprimento da mensagem cifrada é o mesmo da mensagem original Exemplo: Utilizando o Código de César, ataque é criptografado como DWDTXH

35 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICA Exemplos: 600 a 500 a.c. Atbash, Albam e Atbah - As Cifras Hebraicas. 50 a.c. O Código de César 400 A Cifra do Kama-Sutra 1119 A Cifra dos Templários 1533 A Cifra Pig Pen 1920 A Cifra de Bazeries - Recifragem transposição + substituição simples

36 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Atbash, Albam e Atbah são três das cifras hebraicas mais conhecidas Datam de a.c. e eram usadas principalmente em textos religiosos - escribas hebreus usaram a cifra Atbash para escrever o livro de Jeremias

37 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifras Hebraicas (Características) Origem: Usada pelos escribas hebreus em a.c. Classe: Substituição Simples Tipo: Monoalfabética Monogrâmica (ou monográfica) ou Substituição Simples Características: Reversível: uma cifragem dupla devolve a mensagem original Segurança: Baixíssima Uso: Em textos muito curtos Criptoanálise: Uma simples criptoanálise estatística, baseada na característica estatística da língua, é suficiente para decifrar o texto

38 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifras Hebraicas Tabelas de Substituição Alfabeto Hebreu Arcáico

39 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Código de César Cada letra ou grupo de letras é substituído por outra letra ou grupo de letras, de modo a criar um disfarce. Nesse modo, A passa a ser D, B torna-se E, C passa a ser F e assim por diante

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41 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃOMONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Por exemplo, amor passaria a ser DPRU. O texto simples é apresentado em letras minúsculas e o texto cifrado em maiúsculas O próximo aprimoramento é fazer com que cada um dos símbolos do texto simples, digamos 26 letras, seja mapeado para alguma outra letra Texto simples: Texto cifrado: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Q W E R T Y U I O P A S D F G H J K L Z X C V B N M

42 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra do Kama Sutra Texto escrito no século IV d.c. pelo sábio hindu Vatsyayana Baseado em manuscritos datados de mais de 800 anos (séc. IV a.c.) Kama-Sutra recomenda que as mulheres estudem 64 artes, incluindo a culinária, a forma de vestir, a massagem e a preparação de perfumes, etc. Na lista, a de número 45 é a mlecchita-vikalpa, a arte da escrita secreta, indicada para ajudar as mulheres a esconder os detalhes dos seus relacionamentos

43 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra do Kama Sutra Características Origem: Referida por Vatsyayana no século IV Classe: Substituição Simples Tipo: Monoalfabética monogrâmica (ou monográfica) Características: Interesse histórico Segurança: Baixíssima Uso: Apenas em textos muito curtos Criptoanálise: A análise da frequência de ocorrência das letras revela a cifra

44 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifras dos Templários Ordem do Templo, que atuou internacionalmente de 1119 até 1312, utilizava uma cifra própria Os templários cifravam as letras de crédito que mantinham em circulação entre seus nove mil postos de comando Desta forma, as letras de crédito, que evitavam o transporte de riquezas, circulavam protegidas e "autenticadas"

45 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifras dos Templários O cifrante foi extraído da cruz chamada "das oito beatitudes" e que constituía o emblema da ordem De acordo com o diagrama, cada letra do alfabeto é substituída pelas linhas indicadas em vermelho, azul e verde

46 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifras dos Templários (Características) Origem: Desenvolvida pela Ordem do Templo Classe: Substituição simples Tipo: Monoalfabética monogrâmica Características: Substituição de letras por símbolos. O cifrante, ao invés de ser constituído por letras, é constituído por símbolos especiais Segurança: Baixíssima Uso: Interesse histórico Criptoanálise: Uma análise da frequência das letras é suficiente para quebrar a cifra

47 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra Pig Pen Em 1533, Heinrich Cornelius Agrippa von Nettelsheim publica o De occulta philosophia, em Colônia, na Alemanha No livro 3, capítulo 30, descreve sua cifra de substituição monoalfabética, hoje conhecida como Cifra Pig Pen A tradução literal do nome da cifra é Porco no Chiqueiro e vem do fato de que cada uma das letras (os porcos) é colocada numa "casa" (o chiqueiro)

48 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra Pig Pen As letras do alfabeto são dispostas em dois grupos de 9 e dois grupos de 4 letras, separadas por linhas De acordo com o diagrama, cada letra do alfabeto é substituída pelas linhas que a envolvem. Desta forma, a letra A é substituída por, B por Ц C por L e assim sucessivamente

49 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra Pig Pen (Características) Origem: Desenvolvida por Heinrich Cornelius Agrippa von Nettelsheim Classe: Substituição simples Tipo: Monoalfabética monogrâmica Características: Substituição de letras por símbolos. O cifrante, ao invés de ser constituído por letras, é constituído por símbolos especiais Segurança: Baixíssima Uso: Apenas interesse histórico Criptoanálise: Uma análise da frequência das letras é suficiente para quebrar a cifra

50 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra de Bazeries A cifra de Bazeries é um bom exemplo de supercifragem A supercifragem consiste em aplicar sucessivamente dois ou mais algoritmos de cifragem Na Cifra de Bazeries, após uma transposição de letras, efetua-se uma substituição simples

51 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra de Bazeries (A transposição) Como chave, escolhe-se um número qualquer, menor que um milhão Por exemplo, 4635 Texto Claro: HA MUITOS SOLDADOS MORTOS DE MEDO NO IRAQUE A primeira providência é dividir a mensagem clara em blocos de letras que correspondam à chave convencionada No exemplo, o texto fica assim:

52 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra de Bazeries (A transposição) Caso o último bloco ficasse incompleto, com menos do que cinco letras, adicionaríamos nulos (letras X, Z ou à sua escolha) para completá-lo A seguir faz-se uma transposição das letras dos blocos invertendo suas posições - literalmente, escrevemos as letras ao contrário. O resultado é:

53 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra de Bazeries (A substituição) Numa grade de 5x5 escreve-se o alfabeto da esquerda para a direita e de cima para baixo Além disto, convenciona-se qual letra será eliminada para que se obtenha um alfabeto de 25 letras No exemplo, o W será eliminado Numa segunda grade de 5x5 escreve-se a chave por extenso (cuidado com a ortografia) eliminando-se as letras repetidas e completando-se a grade com as letras faltantes em ordem alfabética

54 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA MONOGRÂMICAS Cifra de Bazeries (A substituição) A grade 1 dá a localização das letras que devem ser substituídas e a grade 2 possui o cifrante com as letra da substituição Assim, 'a' será substituído por Q, 'b' por O e assim sucessivamente Partindo do texto obtido na etapa de transposição, temos o seguinte resultado:

55 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

56 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Poligrâmica (poligráfica) = vários caracteres A substituição monoalfabética poligrâmica tem as mesmas características da substituição simples (ou monoalfabética monogrâmica) A diferença de é que se substitui grupos de caracteres do texto original por um ou mais caracteres O comprimento da mensagem cifrada nem sempre é o mesmo da mensagem original Quando os grupos de substituição são constituídos por mais de uma letra ou símbolo, também chamamos a substituição de multiliteral As substituições multiliterais podem ser digrâmicas ou biliterais (grupos de duas letras ou símbolos), trigrâmicas ou triliterais, etc.

57 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Poligrâmica (poligráfica) Dentre as substituições monoalfabética poligrâmicas existe a substituição chamada homofônica (como a cifra de Babou) Homofônico vem do grego e significa "mesmo som É o conceito de ter sequências diferentes de letras que são pronunciadas de forma semelhante Na criptologia, é uma cifra que traduz um único símbolo do texto claro para um de muitos símbolos cifrados, todos com o mesmo significado Exemplo: Cifra de Babou

58 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Poligrâmica (poligráfica) Homofônico Cifra de Babou Substituir uma letra não por um símbolo convencionado, mas sim por um de vários símbolos O número de símbolos referentes a cada letra do texto claro deve ser proporcional à sua frequência de ocorrência na língua utilizada O cifrante utilizado por Babou mostra que havia 5 símbolos diferentes para a letra S e para as letras I/J/Y Para as letras O, R e U/V havia 4 substitutos, e assim por diante

59 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Poligrâmica (poligráfica) Homofônico Exemplo de Cifrante para o Português

60 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

61 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Tomogrâmicas (Tomográficas) São aqueles nos quais cada caractere é substituído por um grupo de duas ou mais letras ou números O comprimento do criptograma é maior do que o do texto original Exemplos clássicos do método tomográfico são o Código de Políbio e a Cifra de Bacon

62 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Tomogrâmicas (Tomográficas) Código de Políbio Historiador grego Políbio (204 a.c. a 122 a.c.) A idéia é substituir cada letra com um par de números cujos algarismos estão compreendidos entre 1 e 5 A base para a substituição é dada por uma tabela de 5x5 A mensagem pode ser transmitida com dois grupos de 5 tochas Por exemplo, a letra E é transformada em 1 e 5 e pode ser transmitida com 1 tocha à direita e 5 à esquerda

63 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Tomogrâmicas (Tomográficas) Código de Políbio Cada letra é representada pela combinação dos dois números que correspondem à posição ocupada pela letra Assim, A é substituído por 11, B por 12..., L por 32, etc, e a mensagem clara é transformada numa sequência de números que variam de 11 a 15, 21 a 25, 31 a 35, 41 a 45 e 51 a 55

64 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Tomogrâmicas (Tomográficas) Cifra de Bacon Criada por volta de 1600 Francis Bacon foi um filósofo, escritor e político inglês Hoje conhecida como codificação binária de 5 bits Usa um alfabeto de 24 letras onde I=J e U=V

65 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Tomogrâmicas (Tomográficas) Cifra de Bacon Para cada uma das letras do alfabeto é atribuído um grupo de 5 caracteres compostos pelas letras "a" e "b Como são utilizadas apenas duas letras para a formação dos grupos, considera-se esta cifra como sendo de expressão binária Como os grupos são formados por 5 letras, considera-se a cifra como sendo de 5 bits A formação dos grupos segue uma sequência lógica, fácil de memorizar

66 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO MONOALFABÉTICA Tomogrâmicas (Tomográficas) Cifra de Bacon

67 ORGANOGRAMA DAS RAMIFICAÇÕES DA CRIPTOLOGIA

68 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA São aqueles em que se tem a combinação ordenada de diversos sistemas monoalfabéticos Ele adota uma chave (x), com "n" letras, com que divide a mensagem em n blocos

69 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Ex: A mensagem (m) seria: O site da underlinux esta muito bom E a chave (x) seria Linux m=ositedaunderlinuxestamuitobom, que dividida em blocos de 5 ( Linux tem 5 letras), ficaria:

70 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Exemplo: A a Z (1 a 25) m= (OSITE) (DAUND) (ERLIN) (UXEST) (AMUIT) (OBOM), e considerando cada letra como um numero, (a=1, b=2...) m= ( ) ( ) (...), e somando com os números relativos da chave(x) = Linux, ( ) Mcript= ( , , , , ) (...) Mcript= (27, 28, 23, 41, 28) (16, 10, 35, 35, 27) (...) Mcript= (BCXPC) (PJJJB) (...) ficando assim o texto criptografado

71 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA O Disco de Alberti O disco é composto por dois anéis concêntricos, um externo e um interno O anel externo é fixo, com 24 casas contendo 20 letras latinas maiúsculas (incluindo o Z, com U=V e excluindo H J K W Y) e os números 1, 2, 3, e 4 para o texto claro O anel interno é móvel, com as 24 letras latinas minúsculas para o texto cifrado As 20 letras maiúsculas estão em ordem alfabética e as 24 minúsculas estão desordenadas Letras minúsculas fora de ordem é uma norma fundamental pois, caso estivessem em ordem, a cifra seria apenas uma generalização do Código de César

72 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA O Disco de Alberti Fixada uma letra minúscula como índice (por exemplo a letra m), deve-se ajustar o disco móvel interno e escrever, como primeira letra do criptograma, a letra maiúscula que se escolher para corresponder ao m (no exemplo, a letra D) A seguir, algumas letras são cifradas Os números 1, 2, 3, e 4 servem de nulos

73 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair Criada pelo cientista Charles Wheatstone em 1854 É uma cifra de bloco primitiva, usando alguns princípios comuns às cifras de bloco atuais É uma substituição polialfabética em bloco bigrâmico (ou digrâmico) As letras são tomadas duas a duas (bloco bigrâmico), de acordo com regras aplicadas a uma grade de 5 por 5 que contém o alfabeto cifrante

74 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair Preparação do texto claro Basta formar grupos de 2 letras, os blocos digrâmicos Cada bloco receberá um tratamento de acordo com as regras cifrantes O texto claro que será cifrado com a Playfair é: Sérgio Vieira de Melo, o brasileiro embaixador da paz, acaba de ser assassinado

75 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair O último bloco ficou com apenas uma letra e que existe um bloco com letra dupla (SS) Letras repetidas impedem que a cifra possa ser aplicada corretamente Nestes casos, convenciona-se uma letra de separação. Geralmente são usados o X e/ou o Z Caso falte uma letra no final, adiciona-se X ou Z. Corrigindo os blocos obtemos:

76 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair O alfabeto cifrante proposto por Wheatstone fica disposto numa grade de 5 por 5 Como o alfabeto latino possui 26 letras, é preciso eliminar uma das letras Vários critérios podem ser utilizados A variante inglesa é considerar I/J como apenas I Outros optam por eliminar o W, substituindo-o por V, ou então eliminar o Q, substituindo-o por K Para facilitar a memorização do cifrante, Wheatstone sugeriu começar o preenchimento da grade com uma palavrachave: NUMABOA O restante das células é preenchido com as letras faltantes em ordem alfabética, sem repetição

77 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair Regra 1: Letras na mesma coluna são substituídas pelas letras abaixo delas» Caso a letra esteja na última linha, "roda-se a coluna" e utiliza-se a letra da primeira linha» Ex: AR EY RA YE

78 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair Regra 2: Letras na mesma linha são substituídas pelas letras à sua direita» Caso uma das letras do bigrama esteja na última coluna da grade, "roda-se a linha" e utiliza-se a letra da primeira coluna» Ex: OE CF EO FC

79 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Playfair Regra 3: Letras em linhas e colunas diferentes:» as letras do bigrama formam um "quadrilátero" e são substituídas pelas letras posicionadas nos cantos contrários do quadrilátero» Da mesma linha, mas no canto oposto» Ex: EL OR LE RO

80 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill É uma classe de sistemas poligráficos no qual o texto comum é dividido em conjuntos de n letras, cada um dos quais é substituído por um conjunto de n letras cifradas As Cifras de Hill são baseadas em transformações matriciais Supõe-se que cada letra de texto comum e de texto cifrado, excetuando o Z, tem o valor numérico que especifica sua posição no alfabeto padrão Dá-se a Z o valor de 0

81 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill Tabela 1

82 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill Transformam-se pares sucessivos de textos cifrados pelo seguinte procedimento: Passo 1: Escolhe-se uma matriz 2 2 com entradas inteiras para efetuar a codificação Condições adicionais sobre A serão impostas mais tarde

83 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill Passo 2: Agrupam-se letras sucessivas do texto comum em pares, adicionando uma letra fictícia para completar o último par, se o texto comum tem um número ímpar de letras Problema: Obter a Cifra de Hill da mensagem NOITE ESCURA para a matriz codificadora A Substitui-se cada letra de texto comum pelo seu valor numérico especificado na Tabela 1

84 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill Passo 3: Converte-se cada par sucessivo p1 p2 de letras de texto comum em um vetor-coluna e forma-se o produto A p Chama-se p de vetor comum e A p o correspondente vetor cifrado

85 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill N = 14 O = 15 Multiplicação Matricial 1 * * 15 = 59 2 * * 15 = 43 Aqui tem-se um problema, pois o número 59 não possui equivalente alfabético (Tabela) Para resolver este problema faz-se o seguinte acordo: Sempre que ocorrer um inteiro maior do que 25, ele será substituído pelo resto da divisão deste inteiro por 26 Como o resto da divisão é um dos inteiros 0, 1, 2,..., 25, este procedimento sempre fornece um inteiro com equivalente alfabético Assim, substitui-se 59 por 7, que é o resto da divisão de 59 por 26 e obtém-se o texto cifrado GQ da Tabela 1 para NO

86 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA Cifra de Hill Coletando os pares, obtém-se a mensagem cifrada completa GQ QL TO DO WH que seria normalmente transmitida como uma única cadeia sem espaços: GQQLTODOWH Como o texto comum foi agrupado em pares e criptografado por uma matriz 2 2, diz-se que a Cifra de Hill dos exemplos acima é uma 2-Cifra de Hill

87 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA POR PALAVRA-CHAVE Cifra de Vigenère ( ) Características A cifra de Vigenère pertence à classe de substituições com palavra-chave O tipo da substituição é polialfabética monogrâmica (ou monográfica) porque faz uso de vários alfabetos cifrantes (polialfabética) aplicados individualmente (monogrâmica) aos caracteres da mensagem clara. O método faz uso de chaves, que podem ser palavras ou frases A segurança da cifra era alta para a época - hoje é considerada baixa Foi somente em 1863 que o criptólogo alemão Kasiski descobriu como quebrar a cifra de Vigenère O matemático inglês Charles Babbage já havia quebrado a cifra em 1854, fato que ficou desconhecido por muito tempo porque não publicou sua descoberta

88 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA POR PALAVRA-CHAVE Cifra de Vigenère ( ) A tabela abaixo mostra as carreiras de Vigenère O cabeçalho da tabela (a linha superior) é o alfabeto e a coluna lateral esquerda mostra o deslocamento dos caracteres Na linha 0, entra o alfabeto com deslocamento 0 Na linha 1 os caracteres são deslocados em uma posição (o alfabeto começa com a letra B) Na linha 2 os caracteres são deslocados em duas posições e assim sucessivamente

89 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA POR PALAVRA-CHAVE Cifra de Vigenère ( ) Palavra-Chave: NUMABOA Para cifrar a primeira letra do texto claro com a primeira letra da chave, procura-se a letra do texto claro no cabeçalho e a letra da chave na coluna da esquerda A letra encontrada na intersecção das duas referências será a substituta da letra do texto claro Por exemplo, uma letra D do texto claro com a chave N será substituída pela letra Q

90 CIFRAS DE SUBSTITUIÇÃO POLIALFABÉTICA POR PALAVRA- CHAVE Cifra de Vigenère ( ) O processo de substituição manual é muito sujeito a erros porque a leitura é penosa e, depois de algum tempo, bastante fatigante Trabalhar com réguas sobre a tabela de alfabetos cifrantes também acaba cansando Devido a este fato, a partir de 1880, muitos criptólogos passaram a utilizar a chamada Régua de Saint-Cyr Régua de Saint-Cyr É composto por uma tira longa de papel ou cartolina, denominada "estator" ou parte fixa, a qual contém um alfabeto ordenado clássico, e por uma segunda tira, móvel e mais comprida do que a primeira, contendo dois alfabetos sucessivos Tradicionalmente, o alfabeto claro é colocado na parte fixa

91 Referências STALLINGS, William. Criptografia e segurança de redes. 4. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, FECHINI, Joseana Macêdo. Segurança da Informação. Disponível em BRAGA, Hugo Rodrigo. HISTÓRIA DA CRIPTOLOGIA Antiguidade. Disponível em Aldeia numaboa. Criptografia. Disponível em Lima, Marcelo. Nakamura, Emílio. Segurança de Redes e Sistemas. Versão Escola Superior de Redes RNP:2007. Zatti, Sandra Beatriz. Beltrame, Ana Maria. A Presença da álgebra linear e teoria dos números na criptografia. Disponível em %C3%83A%20DA%20- LGEBRA%20LINEAR%20E%20TEORIA%20DOS%20N+MEROS%20NA%20CRIPT%C3%A0.pdf. MEDEIROS, Carlos Diego Russo. SEGURANÇA DA INFORMAÇÃO: Implantação de Medidas e Ferramentas de Segurança da Informação. Universidade da Região de Joinville UNIVILLE, NIC BR Security Office. Cartilha de Segurança para Internet. Parte VII: Incidentes de Segurança e Uso Abusivo da Rede. Versão 2.0, NIC BR Security Office. Cartilha de Segurança para Internet. Parte II: Riscos Envolvidos no Uso da Internet e Métodos de Prevenção. Versão 2.0, FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2008.