lunedì 9 maggio 2016

Crittografia: messaggi dal passato!

Oggi parliamo di Crittografia! Ve la sentite? Se volete leggere qualcos'altro potete dare un'occhiata all'elenco dei post che potete trovare sul nostro blog qui !

La Crittografia nasce dall'esigenza dell'uomo di scambiarsi dati ed informazioni in maniera "sicura" da occhi e orecchie indiscreti! E ne troviamo esempi fin dall'antichità, dai tempi dei Greci e Romani. Da allora si sono sviluppati una miriade di tecniche via via sempre più sofisticate, e ancora oggi di giorno in giorno assistiamo alla nascita di nuovi algoritmi crittografici per la nostra sicurezza personale.
Ma come funziona il tutto? E come funzionano i metodi crittografici?

Incominciamo dall'inizio!




Un metodo crittografico è un procedimento atto alla trasmissione di dati in sicurezza: se per esempio Alice vuole inviare un messaggio a Bob in maniera sicura, deve pensare a stare attenta ad eventuali "intercettatori" lungo la strada che potrebbero rubare il contenuto del messaggio per Bob, leggerlo o modificarlo. Quindi come fare ad essere sicuri in caso qualcuno dovesse intercettare la lettera, che il suo contenuto sia comunque al sicuro? Qui entra in gioco la Crittografia! Il nostro obiettivo rimane sempre quello di far leggere il messaggio di Alice a Bob, ma solo quest'ultimo deve essere capace di "decifrarlo": chiunque altro lo legga, non deve ricavarci un ragno dal buco! Per farlo esistono una miriade di sistemi, alcuni più comuni e semplici, ed altri più complessi e sofisticati.

Prendiamo un esempio dall'antichità, vi ricordate di Cesare? Come dimenticarlo! Ebbene, costui fu l'inventore de "Il cifrario di Cesare": era un metodo crittografico molto semplice ma anche molto astuto, ed era usato dalle truppe romane per inviare messaggi da un battaglione all'altro in modo sicuro, in maniera tale che i nemici non potessero trarre un vantaggio anche se avessero catturato i corrieri. Il metodo consiste in pochi passaggi:

1) Scegliamo il messaggio da trasmettere
2) Scegliamo un numero compreso tra 1 e 25
3) Spostiamo ogni lettera del messaggio (che chiameremo "messaggio in chiaro" ) di un numero di posti nell'alfabeto pari al numero scelto
4) Si trasmette il messaggio al corriere

Un esempio praticissimo. Vogliamo scrivere al nostro caro amico Bob la seguente frase "Ci vediamo?". Bene, ora decidiamo un numero: per esempio, 3. Non ci resta adesso che "mascherare" il nostro messaggio in chiaro "crittografandolo" con il numero 3. Diventa:

C+3=F
i+3=L
v+3=Y
e+3=H
d+3=G
i+3=L
a+3=D
m+3=P
o+3=R

Come risultato abbiamo ottenuto la frase : "FL YHGLDPR?" ... chiaro no? Adesso, chiunque intercetti il messaggio per Bob, sfidiamo noi a vedere se ci capisce qualcosa! L'importante è mantenere segreto la "chiave di decifratura", nel nostro caso il numero 3, e solo mittente e destinatario devono esserne a conoscenza! Quando Bob riceverà il messaggio, gli basterà applicare la somma "inversa", e quindi spostare le lettere di 3 posti indietro! Questo procedimento era lo stesso identico utilizzato dalle truppe di Cesare.
Bello no? Semplice ed efficace! Attenzione ad usarlo troppo, purtroppo con un massimo di 25 tentativi si riesce a scoprire la chiave utilizzata, e a rendere vano il nostro sforzo di crittografare il messaggio.

Come ovviare a questo problema per il Cifrario di Cesare? Con una piccola modifica si raggiunge un livello di sicurezza un po' più alto: infatti basta utilizzare una semplice parola come chiave al posto di un solo numero. Questo metodo è attribuito al crittografo francese Blaise de Vigenère (1523-1596) e passa sotto il nome di "Cifrario di Vigenère", anche se il metodo si basa su un concetto espresso da Giovan Battista Bellaso, crittografo italiano di Brescia del 1505, ne "La cifra del Sig. Giovan Battista Belaso" del 1553. Dobbiamo dire però che il vero ideatore fu il grande uomo poliedrico Leon Battista Alberti (1404 - 1472), genovese, che tra la costruzione della facciata della basilica di Santa Maria Novella e palazzo Rucellai di Firenze, pubblicò anche il "De Cifris" in cui spiega l'utilizzo di un disco cifrante di sua personale invenzione per velocizzare la cifratura dei messaggi (di seguito una sua immagine).



Un esempio del metodo:
1) Scegliamo un testo in chiaro: "LATTE E MIELE"
2) Scegliamo una parola chiave: "SUGO"
3) Sommiamo ogni lettera del messaggio in chiaro con la lettera corrispondente della parola chiave, ripetendo quest'ultima per tutta la lunghezza del messaggio:

L A T T E   E  M I E L E +
S U G O S  U  G O S U G=
--------------------------------
E V A I X  Z  T  X X G L

Ed ecco pronto il nostro testo crittografato con il cifrario di Vigenère! Il metodo ha un livello di sicurezza maggiore del cifrario di Cesare, anche se con l'aiuto di alcune potenti tecniche di "crittoanalisi" (analisi della crittografia e dei suoi sistemi) si può riuscire a decifrarlo in breve tempo.

Presentiamo in chiusura un nuovo sviluppo ancora più sofisticato ed innovativo del cifrario di Cesare e del cifrario di Vigenère,  il così detto "Cifrario di Vernam".  Gilbert Sandford Vernam (1890 - 1960)  è stato un ingegnere statunitense impiegato ai laboratori scientifici della Bell Labs della AT&T, che nel 1917 trovò un modo per rendere sicuro al cento per cento l'invio dei messaggi cifrati. Il suo metodo consiste nel scegliere una chiave lunga esattamente quanto il messaggio da inviare, in questo modo si evitano certe ripetizioni che possono essere notate dai più accorti crittoanalisti rendendo il lavoro di decrittazione assai più difficile. In aggiunta a ciò, grazie anche all'aiuto di Joseph Mauborgne, si pensò a delle chiavi da usare per crittografare i testi completamente casuali! In questa maniera si riesce a garantire una sicurezza blindata del messaggio! L'inviolabilità del metodo è stata dimostrata dal famoso e illustre crittografo Claude Shannon, pubblicando la dimostrazione matematica sulla rivista "Bell Labs Technical Journal" del 1948 (un fatto curioso è che il cifrario di Vernam è l'UNICO metodo esistente in crittografia dimostrato assolutamente sicuro ... anzi, matematicamente sicuro!).

Il cifrario di Vernam è un metodo crittografico chiamato anche OTP, ossia "One Time Pad" che tradotto letteralmente significa "blocco monouso". Questo strano aggettivo deriva da un fatto storico: una volta, per poter usare il cifrario di Vernam, il mittente e il destinatario si accordavano preventivamente di persona su una lista di chiavi da utilizzare per scambiarsi la corrispondenza cifrata. Ad ogni messaggio inviato e ricevuto, la chiave che veniva usata per cifrare la missiva veniva distrutta in maniera che anche se la lista delle chiavi fosse caduta in "mani nemiche", non sarebbe stata di nessun aiuto. Dato che una volta si usavano blocchetti di carta, ogni foglio aveva una sola chiave e, una volta usata, veniva bruciato; ecco da dove viene il nome "One Time Pad".

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A presto!

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