Tão logo os homens adotaram a escrita, começaram a se preocupar em enviar informações em segredo.

Transcrição

1 Evolução da arte do segredo Tão logo os homens adotaram a escrita, começaram a se preocupar em enviar informações em segredo. Criptografia Kryptós = escondido, oculto gráphein = grafia, escrever Criptografia - ciência da comunicação em sigilo Criptoánalise é o estudo das maneiras de desvendá-la. International Association for Cryptologic Research (IACR) a.c. Primeiro registro de escrita cífrada foi encontrado no túmulo de Khumhotep, no Egito, com inscrições propositalmente tornados ilegíveis. Século IV a.c. Generais de Esparta utilizavam os bastões Licurgo, que serviam como código e decodificador de mensagens enviadas em fitas 1450 O arquiteto Leon Batista Alberti inventa o disco cifrado 1586 Blaise de Vigenére, considerado o pai da criptografia francesa, publica coletânea de trabalhos seus e de outros. Sua proposta de cifra levou três séculos para ser decifrada Século XVII Antoine Rossignol intercepta mensagem que tem como destino a frota inglesa, que foi então recepcionada no porto, dando a vitória à Corôa francesa Durante a Primeira Guerra Mundial, passa a ser instrumento efetivo de combate. Em destaque o radiograma da vitória, a decifração de mensagem com detalhes de um ataque alemão à França Os alemães inventam a Enigma, que cifra mensagens em alta velocidade. Mas os ingleses descobrem o padrão de redação de seus inimigos e assim decifram as mensagens

2 1977 A IBM desenvolve o algorítmo de cifração DES. 2 depois surge o RSA, com chaves assimétricas públicas e privadas Surge o AES, cujo comprimento do bloco e da chave pode variar entre 128 e 256 bits 2004 Cresce o interesse pela Criptografia Quântica. O duelo na esfera da espionagem inspirou cientistas a adotarem os nomes Alice e Bob, ao invés de símbolos matemáticos como A e B para identificar a origem e a recepção da mensagem, colocando Eva na escuta para avaliar os riscos de interceptação. Criptografia

3 CIFRAS As cifras podem ser subdivididas em dois ramos: transposição e substituição Na transposição, as letras da mensagem são simplesmente rearranjadas, gerando, efetivamente, um anagrama Cifra de Transposição Cifra de Transposição apenas trocam a posição dos caracteres de uma mensagem, ou seja, os caracteres originais não são alterados, são apenas embaralhados. Exemplo: etion aob É uma transposição simples, a mensagem apenas foi escrita da direita para esquerda, mantendo todas as letras originais. CIFRAS Cifra de Transposição de colunas Na cifra das colunas, o texto a cifrar é escrito por colunas, com passagem para a coluna seguinte sempre que se atingir o número máximo de linhas. Por exemplo, se tivermos três linhas, cada uma podendo ter 10 colunas e quisermos cifrar a mensagem: Security suteryci 3x3 s u t e r y c i.

4 As cifras de substituição produzem criptogramas nos quais as letras do texto original, tratadas individualmente ou em grupos de comprimento constante, são substituídas por outras letras, figuras, símbolos ou uma combinação destes de acordo com um sistema predefinido e uma chave. ESTEGANOGRAFIA CRIPTOGRAFIA Oculta a mensagem em outro objeto de aparência inocente, como imagens, vídeos, sons ou arquivos. A mensagem é visível, mas cifrada torna-se uma mistura de caracteres sem qualquer significado. Uma coleção de imagens, vídeos ou sons que não geram suspeitas. Pelo fato da existência da mensagem estar em evidência, a coleção de caracteres aleatórios gera muita suspeita e curiosidade. Requer cuidado quando reutilizar arquivos de som ou imagem. Requer cuidado ao reutilizar chaves. Não existem leis regulamentando ou proibindo o uso de Esteganografia. Existem algumas leis que, inclusive, proíbem seu uso.

5 Algoritmo de criptografia é de conhecimento público O algoritmo de encriptação e decriptação deve ser de conhecimento público A segurança da criptografia NUNCA deve ser baseada na ocultação do algoritmo de criptografia A chave deve ser secreta, o algoritmo não! Porque? Caso a segurança seja baseada na ocultação do algoritmo e este seja divulgado seria necessário trocar todas as implementações deste. As pessoas que trabalharam no desenvolvimento do algoritmo o conhecem e com isso sabem como decifrar as mensagens. Informação Ativo Importante Algoritmo Simétrico Algoritmo Assimétrico

6 Algoritmo Simétrico Chave K Canal Seguro Chave K Criptograma (º5*&#Ъ... ) Bob CIFRAR DECIFRAR Alice Canal Inseguro Mensagem (abcdef...z) Mensagem (abcdef...z) Eva Algoritmo Assimétrico Chave K Pública Canal Público Chave K Secreta Criptograma (º5*&#Ъ... ) Bob CIFRAR DECIFRAR Alice Canal Inseguro Mensagem (abcdef...z) Mensagem (abcdef...z) Eva

7 Algoritmo Assimétrico RSA Ronald L.Rivest Adi Shamir Leonard Adleman Algoritmo de chave pública mais utilizado Criado no final da década de 70 Registro patente: em 12/77 Disponível para uso público a partir de 09/2000 Utiliza problema intratável da fatoração de inteiros Criptoanálise Ciência que abrange os princípios, métodos e meios para se chegar à decifração de um criptograma. Possíveis objetivos: Decifrar um criptograma específico Descobrir a chave (K) Se Eva estiver interessada somente em uma mensagem específica. Se Eva estiver interessada em decifrar várias mensagens Sempre é possível decifrar uma mensagem! Basta testar todas as chaves possíveis. É somente uma questão de tempo! Mas pode demorar mais que o tempo de duração do universo!

8 Custo computacional para quebra de algoritmos simétricos Poder computacional dobra a cada 1,5 ano Tempo de duração do universo = Tamanho da chave Custo US$ 40 bits 56 bits 64 bits 80 bits 112 bits 100 K 2 s 35 h 1 ano M 200 ms 3,5 h 37 dias M 20 s 21 m 4 dias M 2 ms 2 m 9 h G 200 us 13 s 1 h G 20 us 1 s 5,4 m 245 dias G 2 us 100 ms 32 s 24 dias T 0,2 us 10 ms 3 s 2,4 dias T 0,02 us 1 ms 300 ms 6 horas bits

9 Fonte: Applied Cryptography, Bruce Schneier para Valores Exercício 1) Calcule quanto tempo demoraria hoje a decifração por força bruta de uma mensagem criptografada com uma chave de 56 bits utilizando uma máquina de US$ 1 M. Utilize a tabela anterior levando em consideração a defasagem de tempo existente. 2)Calcule quanto tempo demoraria hoje a decifração por força bruta de uma mensagem criptografada com uma chave de 64 bits utilizando uma máquina de US$ 100 M. Utilize a tabela e leve em consideração a defasagem de tempo existente.

10 Algoritmos clássicos Baseados na codificação de caracteres Transposição Caracteres da mensagem são trocadas de posição Substituição Caracteres da mensagem são substituídos por outros caracteres, números ou símbolos Algoritmos atuais Processados por computador Baseados na codificação de bits Baseados em transposição Transposição de colunas Baseados em Substituição Cifra de Cesar Cifra Monoalfabética Substituição Homofônica Playfair, Vigenére, Maquina de rotação,... Cifra de Cesar Utilizada por Julio Cesar Cada letra da mensagem é substituída pela letra localizada d posições à frente no alfabeto. A chave do algoritmo é o deslocamento K = d Atribui-se valores a cada letra do alfabeto: 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

11 Cifra Monoalfabética Cada símbolo do alfabeto possui um símbolo de substituição Exemplo de chave (K): Substituição homofônica Técnica de substituição que procura disfarçar a freqüência de ocorrência dos símbolos do alfabeto Cada símbolo da mensagem pode ser traduzida para um ou mais símbolos. Mensagem : Este é um exemplo de mensagem Criptograma: A chave, a seguir:

12 a b 33 c d e f g h i j 36 k 51 l m n o p q 30 r s t u v 43 w 45 x 05 y z 44

13 Exercícios 1) Criptografe a mensagem security utilizando o algoritmo cifra de cesar com a chave utilizada no exemplo. 2) O criptograma , foi gerado pela cifra homofônica utilizando a chave do exemplo dado. Qual a mensagem que foi criptografada? 3) Criptografe a mensagem fótons utilizando os algoritmos apresentados com as chaves utilizadas nos exemplos. DES Data Encryption Standard Primeiro padrão de criptografia para entidades do governo federal dos EUA Definido pelo NIST (National Institute of Standard and Technologies) Histórico 1977 Adotado como padrão do governo EUA, exceto para informações secretas militares 1997 NIST requisita propostas para um novo algoritmo: AES (Advanced Encryption Standard) DES Data Encryption Standard Atualmente é considerado um algoritmo extremamente inseguro, principalmente para atividades financeiras

14 E Encriptação D Decriptação Triple DES Dois tipos de implementação Com chave de 168 bits (3 chaves de 56 bits) Com chave de 112 bits (2 chaves de 56 bits) Segundo estágio é uma decriptação Permite manter compatibilidade com DES simples. Neste caso basta fazer K 1 = K 2 Exercícios Porque o algoritmo DES não é considerado seguro para atividades financeiras? Utilizando uma máquina de US$ 1 M, quanto tempo um ataque por força bruta necessita para quebrar a segurança do algoritmo DES?

15 Bibliografia Network and Internetwork Security: Principles and Practice Second Edition Willian Stalling Prentice Hall, 1998 Applied Cryptography Bruce Schneier Wiley, 1996 Criptografia, Segredos Embalados para Viagem TKOTZ, Viktoria Editora Novatec,2005. Criptografia em Software e Hardware Moreno, Edward David Pereira, Fabio Dacêncio Chiaramonte, Rodolfo Barros Novatec, 2005