Tópicos Especiais em Segurança da Informação. Aula 2 Criptografia AES

Transcrição

1 Tópicos Especiais em Segurança da Informação

2 Objetivo da Aula Ao final dessa aula, o aluno será capaz de: Discorrer sobre o histórico do cifrador AES; Descrever a arquitetura do cifrador AES; Utilizar os processos de cifração e decifração do AES. 2

3 Histórico do AES Através da chamada pública, em 1997, o NIST (National Institute of Standards and Technology) abriu uma competição para um novo cifrador, com as seguintes características: Tamanho de bloco 128 bits na entrada e na saída; Tamanho da chave de 128 ou 192 ou 256 bits; Segurança e velocidade igual ou superior ao DES Triplo; Implementação em software, hardware e smart card de forma eficiente; Código fonte do algoritmo disponível sem custo algum. 3

4 Candidatos Escolhidos MARS, desenvolvido por Nevenko Zunic (IBM); RC6, desenvolvido por Burt Kaliski (RSA Laboratories); RIJNDAEL, desenvolvido por Joan Daemen e Vincent Rijmen. SERPENT, desenvolvido por Ross Anderson, Eli Biham e Lars Knudsen; TWOFISH, desenvolvido por Bruce Schneier, J. Kelsey, D. Whiting, D. Wagner, Chris Hall e Neils Ferguson. 4

5 Candidatos Escolhidos 5

6 Cifrador Rijndael Foi escolhido em dezembro de 2000 Oficialmente, substituiu 3-DES a partir de julho de 2001 Características: resistência contra ataques conhecidos; velocidade e um código compactos em uma variedade de plataformas; simplicidade. 6

7 Cifrador Rijndael Realiza operações sobre um byte. O número de rodadas varia conforme o tamanho da chave escolhida, podendo ser 128, 192 ou 256 bits e o número de rodada varia de acordo com o tamanho da chave: 9 rodadas, para chave de 128 bits; 11 rodadas, para chave de 192 bits; 13 rodadas, para chave de 256 bits. 7

8 Uma rodada de AES Em cada rodada, ocorrem 4 transformações: SubBytes; ShiftRows; MixColumn; AddRoundKey. Para melhor entendimento das próximas partes desta aula, execute o simulador AES, disponível na Biblioteca da disciplina. Esse simulador detalha, através da animação gráfica, as diversas partes do cifrador. 8

9 Transformação: SubByte É uma substituição de bytes com uma tabela de valores A tabela contém a permutação de todos os valores de 256 bits. Figura ilustra troca do valor 19 pelo seu valor correspondente da 1a linha e 9a coluna. 9

10 Transformação:SubByte 9a coluna 1a linha 10

11 Transformação: ShiftRows Rotação circular de um byte em cada linha Primeira não é trocada Segunda linha faz uma rotação circular de um byte para esquerda Terceira linha faz duas rotações circulares de um byte para esquerda Quarta linha faz três rotações circulares de um byte para esquerda 11

12 Transformação: ShiftRows Rotação sobre 1 byte Rotação sobre 2 bytes Rotação sobre 3 bytes 12

13 Transformação: MixColumns Cada coluna é processada separadamente Cada byte é substituído por um valor correspondente aos 4 bytes na coluna 13

14 Transformação: MixColumns 14

15 Transformação: AddRoundKey Matriz de dados é chamada de state Chave da matriz é chamada de RoundKey Na etapa de AddRoundKey, o state é substituído pelo state XOR RoundKey Como exemplo na figura seguinte, a 1a coluna após a realização da operação XOR com a 1a coluna do Roundkey é trocada pelo resultado obtido 15

16 Transformação: AddRoundKey 16

17 Transformação: KeySchedule A chave K é expandida através da função Key Expansion() As RoundKeys serão tiradas da chave expandida do número de colunas de state. Dessa forma, a 1a RoundKey utiliza a 1a coluna do state, e assim sucessivamente. 17

18 Transformação: KeySchedule 18

19 Processo de Rodadas do AES Esta figura ilustra o processo de 9 rodadas de um cifrador AES com uma chave de 128 bits 19

20 Estude Material de apoio Aula2-texto.pdf para melhor entendimento dos conceitos apresentados Utilize o simulador de AES Cap5-AES.pdf do livro de Stallings (2015) para melhor detalhamento do AES 20

21 Faça a Lista de Exercícios 2 21

22 Referências DAEMON, Joan; RIJMEN, Vincent. The Design of Rijndael. Springer-Verlag, MISAGHI, Mehran. Criptanálise Diferencial do Cifrador Rijndael. relatório, USP, São Paulo, Disponível em ehran_mono.pdf TERADA, Routo. Segurança em Redes de Computador. São Paulo, STALLINGS, William. Cryptography and Network Security: Principles and Practice, 4th ed., Prentice Hall, STALLINGS, William. Criptografia e Segurança de Redes: Princípios e Práticas, 6a ed. Pearson do Brasil,

23 Bons Estudos Dúvidas? Entre em contato comigo!