Criptografia

 

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional La Plata

Criptografa C!tedra" Ad#ini$traci%n de Recur$o$ A&o" '()' Grupo '*" Adgi Ro#ano Ale+andro ,arcelo  

Fern!nde- Ro#ina

 

,ora Nanc.

 

 

CRI PTOG OGRAFÍA

DEFINI CI ÓN Lac r i p t ogr a f í a( delg r i e goκρ υ󰏍πτ ωkr y pt o ,« o c ul t o» ,yγρ α󰏍φωg r apho s , « e sc r i bi r » ,l i t e r al me nt e« e s cr i t ur aoc ul t a» )e se lar t eoc i e nc i adeci f r aryde sc i f r ar i nf orma maci ónmedi ant et écni casespeci al esyseemp mpl eaf r ecuent eme ment epara per mi t i run i nt er camb mbi odeme mensaj esquesól opuedanserl eí dosporper sonasa l a squev a ndi r i g i do syquepos e e nl osme medi o spa rade s c i f r a r l os . Conmáspre ci si ón,cuandosehabl adees t aár eadeconoci mi ent ocomo mo c i e nc i a,s ede be r í ahabl ard ec r i pt o l o gí a,q ueas uv e ze ng l o bat ant ol ast é c ni c as dec i f r a do ,e sde c i r ,l ac r i pt o gr af í apr o pi ame nt edi c ha,c o m mo os ust é c ni c as c ompl e me me nt ar i as ,e nt r el asc ual e ss ei nc l uy ee lc r i pt o anál i s i s ,q uee s t udi a mét odosemp mpl eadosparar omp mpert ext osci f r adosconobj et oder ecuper arl a i nf o r ma ma ci óno ri g i na le na use nc i adel ascl a v es .

OBJETI VO OS S Losobj e t i v osbás i c osdel ac r i pt o gr a f í as onl o ss i g ui e nt e s : •

Confidenci al i dad:Elmensaj eor i gi nalnoesaccedi doporper sonasno aut o r i z adas .

•

Consi st enci a:Lai nf orma maci ónnoesmo modi ficadaporper sonasno aut o r i z adas .

•

•

 Aut e nt i c ac i ón:Elr e mi t e nt edeunme ns aj ee sr eal ment equi endi c ese r . Nor epudi o:Nosepuedenegarl arec epci ónoelenví odei nf orm ma aci ón.

HI STO OR RI A  Yal aspr i me r asci v i l i z ac i one sde s ar r ol l ar ont éc ni c aspar ae nvi armens aj es dur ant el ascamp mpañasmi mi l i t ares ,def orma maquesielmensaj er oer ai nt er cept adol a i nf orma maci ónqueport abanocorr i er aelpel i gr odecaerenmanosdelenem mi i go. Posi bl eme ment e,elpri mercr i pt osi st ema maquesec onocef uer adocument adoporel hi s t o r i ado rg r i e g oPo l i bi o :uns i s t e ma mades us t i t uc i ó nbas adoe nl apo si c i ó ndel as l e t r a se nunat abl a .

 

Ene laño500a. C.l o sg r i e g osut i l i z a r o nunc i l i ndr ol l amado" s c y t a l e " a l r e dedo rde lc ua lenr o l l a ban unat i r adec ue r o .Ales c r i bi runme nsa j eso br ee l c ue r oyde s e nr o l l ar l os ev e í aunal i s t adel e t r ass i ns e nt i do .Elme ns aj ec or r e c t o s o l opo dí al e er s eale nr o l l a relc ue r onue v a me ment ee nunc i l i ndr odei g ualdi ám me e t r o .

Dur ant eelI mper i oRoma mano,Jul i oCesaremp mpl eóunsi st ema madec i f r adoque c ons i s t í ae ns us t i t ui rl al e t r aae nc r i pt arporo t r al e t r adi s t anc i adaat r e s posi ci onesmá másadel ant e.Dur ant esur ei nado,l osm me ensaj esdeJul i oCesarnunca f uer ondesencr i pt ados. EnelS.XI IRogerBacon yenelS.XVLeónBat i st aAl ber t ii nvent arony publ i car onal gor i t mosdeencr i pt aci ónbasadosenmodi ficaci onesdelmét odode  Jul i oCé s ar . Unodel osc ri pt ó gr af o smá si mpo rt ant e sde ls i gl oXVIf uee lf r a ncé sBl ai s e deVi g e nè r equee s cr i bi óuni mpo r t a nt et r at a dos obr e" l aes c r i t ur ase c r e t a"yq ue di señóunaci f r aquehal l egadoanues t r osdí asasoci adaasunom mb br e. Enelaño1919sei nve nt óEni gma ma,l apr i mer am má áqui nael ec t r ome mec áni ca ut i l i za dapa rac i f r a ryde sc i f r a rme me ns a j e s,o br ade lhol a ndé sAl e x ande rKo ch.Su f ama masedebeahabersi doadopt adaporl asf uer zasm mi i l i t ar esdeAl ema mani adesde 1930.Suf a ci l i daddema mane j oys upue st ai nv i o l abi l i da df ue r onl aspr i nci pa l e s r azonespar asuamp mpl i ouso.Susi st ema madeci f r adof uefinal ment edescubi er t o,y l al ect ur adel ai nf orma maci ónquecont ení anl osme mensaj ess upuest am me ent e pr o t e g i do s ,e sc o ns i de r a do,av e ce s ,c o mo mol ac aus adeha berpodi doc o nc l ui rl a SegundaGuer r aMu Mundi al ,almenos,unañoant esdel oquehubi er aacaeci dosi n s udes c i f r ado .

 

 Tr asl ac oncl us i óndel aSe gundaGue r r aMundi al ,l ac r i pt ogr af í at i eneun de s ar r o l l ot e ór i coi mpor t a nt e ,si e ndoCl audeSha nno nysusi nv es t i ga c i o ne ss o br e t eo r í adel ai nf o r ma ma ci ó ne s e nci a l e shi t o sendi c hode sa r r ol l o .Ademá má s ,l osa v anc e s encomp mput aci ónaut omá mát i casuponent ant ounaame menazapar al oss i s t ema mas exi st ent escomo mounaoport uni dadparaeldesarr ol l odenuevossi st ema mas.A medi adosdel osaños70,elDepar t ame ment odeNor masyEs t ándar es no rt ea me mer i c anopubl i c ae lpr i me rdi s e ñol óg i c odeunc i f r ado rquee st a r í al l am ma a do ase re lpr i nc i pals i s t e ma mac r i pt o gr á fic odefinal e sdes i g l o :e lEs t ándardeCi f r ado deDa Dat osoDE DES.Enes asmi mi sma masf ec hasyaseemp mpezabaages t arl oquese r í al a, has t aahor a ,úl t i mar e v ol uc i óndel acr i pt o gr a f í at e ór i c aypr á c t i c a:l o ssi s t e ma mas a s i mé t r i c o s.Es t ossi s t ema mass upusi e r onuns a l t ocua l i t a t i v oi mpo r t a nt e,y aq ue pe r mi mi t i e r o ni nt r o duci rl ac ri pt o gr af í ae no t r o sca mp mpo sq ueho ydí as o ne s e nci a l e s , como moeldel afirma madi gi t al .

CON ONCEPTOSBÁSI CO OS S Lai nf orma maci ónori gi nalquedebepr ot eger sesedenom mi i nat ext oencl aroo t e x t opl ano .Elc i f r a doese lpr o ce s odec onv e r t i re lt e x t opl anoe nun“ c ao s l i ng üí s t i c o”i l e gi bl e ,de nomi nadot e xt oc i f r a dooc r i pt og r ama.Po rl og e ne r a l ,l a

 

apl i c ac i ó nc onc r e t ade lal g or i t modec i f r ado( t ambi é nl l amadoc i f r a)s ebas ae nl a e x i s t enci adeunac l a ve ,l ac ua le sl ai nf or ma ma c i ó ns ec r et aq ueadapt aelal g o r i t mo dec i f r a dopa r ac adaus odi st i nt o.Val el ape na co m me e nt arquel apal a br aci f r ae s unaant i guapal abr aarábi gaut i l i zadaparadesi gnarelnúmer ocer o;enl a  Ant i güedad,c uandoEur opaempe z abaac ambi arde ls i s t e madenume r ac i ón r o ma manoa la r ábi g o ,sede s c ono c í ae lce r o ,po rl oquee st er e sul t a bami s t er i o so,de ahípr obabl eme ment equeci f r adosi gni fiquemi mi st er i oso. Lasdo st é c ni c asmá máss e nc i l l asdec i f r a do ,e nl ac r i pt og r af í ac l ás i c a,s onl a sust i t uci ón( quesuponeelcamb mbi odesi gni ficadodel osel em me ent osbási cosdel me ns aj el asl e t r as ,l o sdí g i t o sol o ss í mbo l o s )yl at r ans po si c i ó n( q ues upo neuna r e or d e na ci ó ndel o smi mi s mo mo s ) ;l ag ra nma yo r í adel a sc i f r a sc l á si c a ss o n comb mbi naci onesdeest asdosoper aci onesbási cas. Elde s c i f r adoese lpr o c es oi nv e r s oq uer e c upe r ae lt e x t opl a noapar t i rd e l c r i pt o gr a ma mayl acl a v e .Elpr o t o co l oc r i pt o gr áfic oes pe c i fic al o sde t al l e sdec ómos e ut i l i z anl osal g or i t mosyl asc l a v es( yot r a sope r a ci one spr i mi t i v as )par ac ons e gui r e le f e c t ode s e ado .Elc onj unt odepr o t o co l o s,al g or i t mo sdec i f r a do ,pr o c es osde g e st i ó ndec l a ve syac t uac i o ne sdel osus uar i o s ,e sl oquec o ns t i t uy ene nc o nj unt o uncr i pt o s i s t e ma ma,q uee sc o nl oqueelus ua r i ofinalt r a ba j aei nt e r a ct úa . Exi st endosgr andesgr uposdeci f r as:l osal gori t mosqueusanunaúni ca c l a vet ant oe ne lpr o ce s odec i f r a doc omoe neldedes c i f r a do ,yl o squee mp mpl e a n unacl a v epar ac i f r arme ns aj e syunac l a v edi s t i nt apar ade s c i f r ar l o s.Lo s pr i mer o ss ede nomi mi na nci f r a ssi mé t r i c a s ,dec l a v es i mét r i c aodec l av epr i v ada ,y sonl abasedel osal gori t mosdeci f r adocl ási co.Lossegundossedenomi mi nan c i f r a sas i mé t r i c as ,dec l a v eas i mé t r i c aodec l a v epúbl i c ayf o r ma mane lnúc l e odel as t écni casdeci f r adomo moder nas. Enell e ng uaj eco t i di a no ,l apal a br ac ódi g os eus adef o r ma mai ndi s t i nt ac on c i f r a .Si ne mb mbar g o,e lt é r mi mi not i e neunus ot é c ni c oes pe c i al i z a do :l o sc ódi g oss o n unmé t o dodec r i pt o gr a f í ac l ás i c aquec ons i st ee ns us t i t ui runi da de st e x t ual es másome menosl argasocomp mpl ej as,habi t ual ment epal abr asof r ases,paraocul t arel me ns aj e ;po re j e mp mpl o ,“ c i e l oaz ul ”po dr í as i g ni fic ar« at ac ara lamane c e r » .Po re l c o nt r a ri o ,l asci f r a scl á s i c asno rma ma l me nt es ust i t uy e nor e o r dena nl o se l e me me nt o s  bási c osde lmens aj el e t r as ,dí gi t osos í mbol os .Cuandoseus aunat é cni c ade c ódi g os ,l ai nf o r ma mac i ó ns e c r e t as ue l er e c o pi l ar s ee nunl i br odec ódi g os .

CI FRA RADO DO CLÁSI CO

Ci f radoporsust i tuci ón

 

Esaq ue lc i f r a doques us t i t uy ec adal e t r aogr upodel e t r aspo ro t r al e t r ao g r upodel e t r a sdi s t i nt a/spar aci f r a re lt e xt oe nc l ar o. Unc l ar oe j e mp mpl oe se lCi f r a do Cé s ar .Cadal e t r ade lt e x t oe nc l ar os e s us t i t uy epo rl al e t r aqueha ya“ k”po si c i one sde t r á sdee l l ae ne lal f abe t o . Mat emá mát i came me nt ehabl ando: Defini mosl assi gui ent esoper aci ones: • Or di naldeunal e t r a :Esl apo si c i ó nq ueo c upal al e t r ae ne la l f abe t oque usamo mos.Sedenot acomo mo:ORD ( Let r a)[ ORD ( A)=0] • Car act erdeunnúmer o:Esl al et r aqueocupal aposi ci óndelnúmer oque t enemo mos.Sedenot acomo mo:CAR ( x)[ donde“ x”t i enequesermayoroi guala cer o,yme menoroi gualalnúmer odel et r asdelal f abet ousado] Laf ó r m mu ul ade lc i f r adoyde s c i f r ados e r í a: • Ci f r ado:C( x)=x+k( modT) • Desci f r ado:D( x)=x–k( modT) ( Si e ndo“ x ”e lORD ( Le t r aaci f r ar ) ,“ k”e se lnúme r odepo s i c i o ne sa de s pl az ary“ T”e se lt o t a ldel e t r a se ne lal f abe t oaus ar ) Sepuedeobser varquel acl avedeest eci f r adoeselnúmer odeposi ci onesa de spl az arl asl e t r as( k) .

Ci f radoport ransposi ci ón opermutaci ón Ca dal e t r a( oc ar á ct e r )s ei nt er c amb mbi aporot r adelmens a j e,r e or d enandode a l g únmo dol asl e t r a s ,per onodi sf r az ándol as. Unej emp mpl oser í al aescí t al aespart ana,unmét ododet r asposi ci ónbasado enunci l i ndr oqueser ví acomocl aveenelqueseenr ol l abaelmensaj eparapoder c i f r aryde sc i f r ar .

SI STEMA MASDECI FRADO DO Ci f radosi métr i co Losa l g o r i t mo sdeLl av ePr i va da( oc i f r a dos i mé t r i c o )us a nl ami s ma mal l a v e par al ae nc r i pt ac i ó n yde s e nc r i pt ac i ó n( ounae sf ác i l me nt ede r i v abl edel ao t r a) . Est ee sela ce r c ami mi e nt omá sse nc i l l oal aenc r i pt a ci ó ndedat os ,e s mat emá mát i came ment eme menoscomp mpl i cadoquel acri pt ograf í adel l avepúbl i cayhasi do us adopo rv a ri o ss i gl os .

 

Elpri nci pa lpr o bl ema mades e g ur i da dr e si dee ne li nt e r ca m mb bi odec l a v e sent r e elemi mi soryelr ecept ory aqueamb mbosdebenusarl am mi i sma macl ave.Porl ot ant ose t i enequebusc art amb mbi énuncanaldecomu muni caci ónquese asegur opar ael i nt e r cambi odel ac l av e .Esi mpo r t a nt equedi c hacl a v es e amuydi f í c i ldeadi vi na r  y aquehoye ndí al osor de nador e spue denadi v i narc l av e smuyr ápi dame nt e.Por ej emp mpl oelal gori t modeci f r adoDE DESusaunacl avede56bi t s,l oquesi gni ficaque ha y72mi lbi l l one sdecl av e spo s i bl e s .Ac t ual me nt eyaexi st e no r d ena dor e s especi al i zadosquesoncapacesdepr obart odasel l asencuest i óndehoras.Hoy porhoyseest án ut i l i zandoyacl avesde128bi t squeaument anel" espect r o"de cl avesposi bl es( 2el evadoa128)def orma maqueaunqueseuni esent odosl os or denador esexi st ent esenes t osmo mome ment osnol oconsegui r í anenmi l esde mi l l onesdeaños. Loss i s t e ma ma sdec i f r a dos i mé t r i c os epue de ndi v i di ren:ci f r a dosen bl o que ( unbl oquedeci f r adot r ansf orma mabl oquesdet ext opl anodenbi t sabl oquesde t e x t oc i f r adodenbi t sba j ol ai nflue nc i adeunal l a v ek)yc i f r ado sdefluj o( s e encr i pt aunt ext opl anobi tabi t ,consi st eenunamá máqui nadeest adosquer et orna paracadat r ansi ci óndeest adounbi tdei nf orma maci ón) .  Ve nt aj asei nc onv eni e nt e s Lo sc i f r a do sdecl a v es i mé t r i c at i e ne nv ar i o spunt o sdé bi l e syo t r o sf ue r t e s . Par aemp mpez art odosc omp mpart enunpr obl ema macomú múnobvi o:par acom mu uni car nosde f orma masecr et aconal gui en,esnecesari oquel osdost engamo mosunaseri edecl aves. Est ot i enedospr obl ema mas: 1.Hayquehacerl l egaresascl avesdeunaper sonaaot r adef orma masegur a,  ye s t oe sbas t ant edi f í ci l . 2.Siungr upodeN per sonasnosquer emo moscomu muni carent r enosot r os, necesi t amo moscl avesparacadaparej a. Po ro t r ol ado ,e s t o ss i st e ma ma sdec i f r a dos o ns enci l l o sdepr o gr a m ma a rys e ej ecut anmuyr ápi doencual qui ermaqui naact ual .Ci f r arunt ext ogr ande ( di gamo mosunl i br odeunosci ent osdepági nas) ,esunat ar eadesegundoscon c ual q ui e rb uenal go r i t modeci f r a dodecl a vesi mét r i caa ct ua l . Ej emp mpl o:DES–Dat aEncr ypt i onSt andar d Esela l g o ri t mopr o t o t i pode lc i f r adopo rbl o que s .Elt ama ma ñode lbl o quee s de64bi t s .Ut i l i z at a mb mbi é nunacl a v ec ri pt o gr á fic apar am mo o di fic arl a

 

t r a ns f o rm ma ac i ó n,demo mo doquee ldes c i f r a dos ól opue dese rr e a l i z adopo ra que l l os q uec ono z c anl ac l a v ec onc r e t aut i l i z a dae ne lc i f r ado .Lac l a v em mi i de64bi t s , aunqueenr eal i dad,sól o56deel l ossonemp mpl eadosporelal gori t mo.Losocho  bi t sr es t ant e sseut i l i z anúni c ame nt epar ac ompr obarl apar i dad,ydes puéss on de s c ar t ado s .Po rt a nt o ,l al o ng i t uddec l a v ee f e c t i v ae nDESe sde56bi t s ,yas íe s como mosesuel eespeci ficar . Lae s t r uc t ur abás i c ade lal g or i t moesl as i g ui e nt e :ha y16f as e si dé nt i c as deproc es o,denomi mi nadasr ondas.Tamb mbi énhayunaperm mu ut aci óni ni ci alyfinal de no m mi i nadasPIyPF ,q ueso nf unc i o nesi nv er sa sent r es í( PI" de s ha c e "l aac c i ó n dePF ,yv i c ev e r s a ) .PIyPFnoso nc r i pt o gr á fic ame nt esi g ni fic a t i v a s ,pe r os e i nc l uy er onpr es unt a me ment epa r af a c i l i t a rl ac a rg ayde s ca r g adebl oque ss obr ee l hardwa waredeme medi adosdel os70.Ant esdel asr ondas,elbl oqueesdi vi di doendos mi t adesde32bi t sypr ocesadasal t er nat i vame ment e.Est eent r ecr uzam mi i ent ose conocecomo moes quema maFei s t el . Laes t r uc t ur adeFe i s t e las e g ur aq uee lc i f r adoyelde s c i f r ados ean pr ocesosm mu uysi mi l are s— l aúni cadi f er enci aesquel assubcl avesseapl i canen o r de ni nv e r s oc uandode sc i f r a mo mo s .Elr es t ode la l g or i t moe si dént i c o .Est o si mpl i ficaenorme meme ment el ai mpl eme ment aci ón,enespeci alsobrehar dwar e,alno habe rne c e s i daddeal g or i t mo sdi s t i nt o spar ae lc i f r adoye lde s c i f r a do . Elsí mbo l or o j o" /"r e pr es e nt al aope r a ci ónORe x cl usi v o( XOR) .La f unci ó nFme zc l al ami t adde lbl oquec onpart edel acl a v e( s ubc l a v e) .Las a l i dade l af unci ónFsecomb mbi naent oncesconl aot r ami mi t addelbl oque,yl osbl oquesson i nt e r cambi adosant e sdel as i gui e nt er o nda.T r a sl aúl t i maro nda ,l asmi mi t a de sno s ei nt e r c a mb mbi a n;é s t ae sunac ar a c t e rí s t i cadel ae s t r uc t ur adeFe i s t elquehac e q uee lc i f r a doye lde s c i f r ados e anpr o ce s ospar e c i do s.

 

Las i gui e nt ei ma g en r e pr e s e nt al ag ener aci ó ndec l av e spa r aelc i f r a do— e l a l g o r i t moqueseenc ar g adepr o po r ci o na rl assubc l a ve s .Pr i me r o,s es e l e c ci o na n 56bi t sdel acl avedel os64i ni ci al esme medi ant el aEl ecci ónPerm mu ut ada1( PC1)— l o soc hobi t sr es t a nt e spue de nde s cart a rs eout i l i z a rs eco mo mobi t sde comp mpr obaci óndepar i dad.Los56bi t ssedi vi denent oncesendosmi mi t adesde28  bi t s ;ac ont i nuaci ónc adami t ads et r at ai nde pendi e nt e me nt e.Enr ondas sucesi vas,amb mbasmi mi t adessedespl azanhaci al ai zqui er daunoodosbi t s ( dependi endodecadar onda) ,yent oncessesel ecci onan48bi t sdesubcl ave medi ant el aEl ecc i ónPermu mut ada2( PC2)— 24bi t sdel am mi i t adi zqui er day24de l ader e cha .Lo sde spl a z ami e nt o s( i ndi ca dospo r"