Cursul 1 - Universitatea din Oradea

Introducere in
Criptografie – Cursul 1
Prof. univ.dr. Constantin Popescu
Departamentul de Matematica si Informatica
http://webhost.uoradea.ro/cpopescu/
10/10/2006 Introducere in Criptografie 1

Introducere in criptografie
♦ Curs: Prof.univ.dr. Constantin Popescu
– Miercuri, Sala C102, intre orele 10.00-12.00.
♦ Laborator: Lector univ. Horea Oros
♦ Obiective:
– Insusirea cunostintelor despre metodele de criptare si
decriptare, elemente de securitatea datelor
♦ Cursurile pe web:
http://webhost.uoradea.ro/cpopescu/
♦ Metode de predare:
– expunere cu retroproiectorul/ videoproiectorul
– metode activ-participative.
♦ Modul de evaluare: examen scris
10/10/2006 Introducere in Criptografie 2

Bibliografie
♦ C. Popescu, Introducere în criptografie, Editura
Universitatii din Oradea, Oradea, 2001.
♦ V. V. Patriciu, M. Ene, I. Bica, C. Cristea,
Securitatea informatica in Unix si Internet, Editura
tehnica, Bucuresti, 1998.
♦ B. Schneier, Applied Cryptography, JohnWiley
&Sons, SUA, 1996.
♦ W. Stallings, Network security essentials:
aplications and standards, Prentice Hall, SUA,
2000.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 3

Agenda:
1. Istoria Criptografiei
2. Elemente Fundamentale
3. Criptosisteme
4. Semnaturi Digitale
10/10/2006 Introducere in Criptografie 4

Istoria Criptografiei
♦ Primele informatii referitoare la criptografie
provin din Egipt – acum 4000 ani
♦ Grecii au folosit transpozitia – sec. 5 i.e.n.
♦ Cifrul lui Julius Caesar – tehnica substitutiei
♦ Italianul Alberti – cifrul polialfabetic, 1466
♦ Cifrul Vigenere – cifru polialfabetic
♦ Razboiul civil din SUA – Lincoln trimite
mesaje la generali
10/10/2006 Introducere in Criptografie 5

Istoria Criptografiei
Primul razboi mondial
♦ Scrisoarea lui Zimmermann catre
presedintele mexican – 1917
♦ Se mentiona ca Germania ataca SUA
♦ Decriptata de englezi
♦ SUA declara razboi Germaniei
10/10/2006 Introducere in Criptografie 6

Istoria Criptografiei
Al doilea razboi mondial
♦ Japonia cripteaza mesaje in legatura cu
itinerariul amiralului Yamamoto – 1943
– Japanese Naval code 25, JP-25
♦ SUA intercepteaza mesajul – sparge codul
♦ SUA distruge avionul care-l transporta pe
Yamamoto
10/10/2006 Introducere in Criptografie 7

Istoria Criptografiei
Al doilea razboi mondial - ENIGMA
♦ Masina ENIGMA construita de A.
Scherbius in 1919
♦ Adoptata de Fortele Navale in 1926, Fortele
Aeriene in 1935
♦ Mesajul criptat era transmis prin radio
utilizind codul Morse
10/10/2006 Introducere in Criptografie 8

Istoria Criptografiei
Al doilea razboi mondial - ENIGMA
♦ Un agent secret francez copiaza manualul
de instructiuni Enigma
♦ Copia ajunge in Polonia
♦ Matematicianul Rejewski descopera cheia
de criptare dintr-o zi (in 18 luni)
♦ Mesajele au fost decriptate
10/10/2006 Introducere in Criptografie 9

Istoria Criptografiei
Al doilea razboi mondial -
ENIGMA
♦ Aliatii au interceptat
mesaje cu privire la atacul
U-boat in Atlantic
♦ Au interceptat debarcarea
germanilor in Creta
♦ Rejewski a fugit in
Romania, apoi in Franta
10/10/2006 Introducere in Criptografie 10

Istoria Criptografiei
♦ Data Encryption Standard (DES) – 1976
♦ Pretty Good Privacy (PGP) – 1980, autor
Philip Zimmermann
– Criptare e-mail
♦ Protocolul Diffie-Hellman pentru schimbul
de chei – 1976
♦ Criptosistemul RSA – 1977- criptografia cu
chei publice
10/10/2006 Introducere in Criptografie 11

Istoria Criptografiei
♦ 2000 - NIST confirma noul “AES”
– 5 finalisti:
– MARS (IBM - USA)
– RC6 (RSA Labs - USA)
– Rijndael (Daemen and Rijmen - Belgium)
– SERPENT (Anderson, Biham, and Knudsen -
UK, Israel, Norway)
– TWOFISH (Schneier, Kelsey, et al. - USA)
♦ Cistigatorul este Rijndael, 2000
10/10/2006 Introducere in Criptografie 12

Elemente fundamentale
♦ Criptarea poate fi hardware sau software
♦ Algoritmul de criptare trebuie sa fie viabil,
puternic, greu de “spart”
♦ Viteza procesului de criptare si decriptare
este importanta
♦ Usurinta in utilizare
10/10/2006 Introducere in Criptografie 13

Elemente fundamentale
♦ “Cheia" este un sir de biti folosita in
algoritmul de criptare/decriptare
♦ Detinerea unei chei valide este esentiala
pentru a recupera date
♦ "One-time pad" este cea mai sigura –
folosirea unei chei o singura data
10/10/2006 Introducere in Criptografie 14

Elemente fundamentale
♦ Managementul cheilor este intotdeauna o
provocare:
-Creare
- Transfer
- Stocare
-Arhivare
- Distrugere
10/10/2006 Introducere in Criptografie 15

Elemente fundamentale
♦ In general, cheile mai lungi sunt mult mai
sigure
♦ Algoritmii testati, verificati tind sa fie mai
puternici decit algoritmii proprietari,
nepublicati
10/10/2006 Introducere in Criptografie 16

Criptosisteme
♦ Un criptosistem defineste o pereche de
transformari de date denumite criptare si
decriptare.
♦ Criptarea este aplicata textului clar pentru a
produce textul cifrat, folosind cheia de
criptare.
♦ Decriptarea utilizeaza cheia de decriptare
pentru a transforma textul cifrat in text clar.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 17

Criptosisteme Simetrice
Text clar Text criptat Text clar
Criptare Decriptare
10/10/2006 Introducere in Criptografie 18

Exemple de Criptosisteme Simetrice
♦ Data Encryption Standard (DES):
– Cifru bloc, lucreaza cu blocuri de 64-biti si
utilizeaza o cheie de 56-biti
– A fost spart in 1998 cu “Deep Crack.”
♦ Advanced Encryption Standard (AES):
– Blocuri de 128-biti si chei de 128, 192 si 256biti.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 19

Exemple de Criptosisteme Simetrice
♦ Triple-DES:
– Criptare tripla cu o cheie de 56-biti.
♦ Cifrurile Rivest:
– Algoritmii RC2, RC4, RC5 si RC6, dezvoltati
de Ron Rivest si RSA Security, Inc.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 20

Criptosistemul cu chei publice
♦ Introdus in 1976 de Whitfield Diffe si
Martin Hellman la Universitatea Stanford.
♦ Utilizeaza o pereche de chei, una pentru
criptare si cealalta pentru decriptare.
♦ Cheia privata, este tinuta secreta, in timp ce
cheia publica, este facuta publica.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 21

Criptosistem cu cheie publica:
Criptare
Text clar Text cifrat Text clar
Criptare Decriptare
Text clar
Text clar
Criptare
Criptare
Cheie publica Cheie privata
10/10/2006 Introducere in Criptografie 22

Criptosistem cu cheie publica:
Autentificare
Cheie privata
Cheie publica
Text clar Text cifrat Text clar
Criptare Decriptare
Decriptare
Decriptare
Text clar
Text clar
10/10/2006 Introducere in Criptografie 23

Semnaturi Digitale
♦ Sunt folosite pentru a autentifica
transmitatorul si validitatea unui mesaj.
♦ Semnaturile digitale suporta nonrepudierea.
♦ Sunt construite utilizind tehnologia
criptografiei cu chei publice.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 24

Semnaturi Digitale
10/10/2006 Introducere in Criptografie 25

Semnatura Digitala RSA Utilizind
Functii Hash
♦ Functia Hash: Functie “one-way” care
mapeaza valori dintr-un domeniu larg intr-o
valoare (rezumat) de 160 biti
♦ Daca y = f(x), atunci este foarte greu de
calculat: x = f -1 (y)
♦ La o minora schimbare in input va produce
la output o valoare hash total diferita.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 26

Semnatura Digitala RSA Utilizind
Functii Hash
10/10/2006 Introducere in Criptografie 27

Algoritmul de Semnatura Digitala
(DSA):
♦ Standardul de Semnatura Digitala (DSS)
emis de National Institute of Standards and
Technology (NIST) defineste Algoritmul de
Semnatura Digitala
♦ Bazat pe Problema Logaritmului Discret
♦ Similar cu algoritmul RSA.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 28

Algoritmul de Semnatura Digitala
Bazat pe Curbe Eliptice
♦ Similar cu RSA si DSA, dar mult mai
eficient la implementare
♦ Poate fi utilizat pentru cartele inteligente
(smart cards)
♦ Bazat pe Problema Logaritmului Discret
♦ Varianta bazata pe curbe eliptice a DSA
este numita Elliptic Curve Digital Signature
Algorithm (ECDSA).
10/10/2006 Introducere in Criptografie 29

Biometrie
♦ Biometria utilizeaza caracteristici biologice ale
individului pentru a verifica electronic identitatea
lor.
♦ Tehnici utilizate:
– Recunoasterea amprentei (Fingerprint recognition)
– Recunoasterea vocei (Voice recognition)
– Recunoasterea scrisului (Handwriting recognition)
– Recunoasterea fetei (Face recognition)
– Scanarea retinei (Retinal scan)
– Recunoasterea geometriei minei (Hand geometry
recognition)
10/10/2006 Introducere in Criptografie 30

Securitatea retelelor de
calculatoare inseamna:
♦ O buna functionare a echipamentelor IT
♦ Protectia datelor aflate in echipamentele IT
impotriva:
– stricarii in mod voit
– stergerii
– modificarii
– expunerii lor unor persoane neautorizate.
♦ Prevenirea intimplarilor neplacute
♦ Detectarea scanarii propriei retele de catre
persoane din afara pentru a descoperi
punctele ei vulnerabile.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 31

Securitatea retelelor de
calculatoare inseamna:
♦ Instruirea utilizatorilor despre metodele de
obtinere de catre persoane neautorizate a
informatiilor confidentiale folosind inginerie
sociala
♦ Metode de protectie impotriva atacurilor DoS
(asigurarea continuarii functionarii serviciilor).
♦ Prevenirea folosirii serviciilor proprii de catre
persoane neautorizate.
♦ Prevenirea instalarii de cai de acces la sisteme
pentru persoane neautorizate.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 32

Modelul de securitate al unei
organizatii:
Modelul de securitate al unei organizatii
trebuie ales de conducerea acesteia
impreuna cu administratorul retelei, tinind
cont de urmatoarele criterii:
♦ Fluxul documentelor electronice si structura
organizatorica pe departamente:
– echipamente
– sisteme de operare
– aplicatii software
10/10/2006 Introducere in Criptografie 33

Modelul de securitate al unei
organizatii:
♦ Servicii care vor fi oferite publicului
♦ Servicii care vor fi oferite angajatilor
♦ Nivele de acces la date si resurse ale
fiecarui angajat (inclusiv acces in afara
retelei organizatiei.
♦ Categoriile de date care vor circula si vor fi
stocate in retea
♦ Bugetul alocat pentru realizarea securitatii
retelelor de calculatoare.
10/10/2006 Introducere in Criptografie 34

Solutii de securitate
♦ Aplicatii antivirus
♦ Criptare
♦ Firewall-uri
♦ VPN (Retele Virtuale Private)
♦ Autentificare: Solutii PKI
– standarde
– tehnologii
– mecanisme
10/10/2006 Introducere in Criptografie 35

Solutii de securitate
– Proceduri si politici care furnizeaza
confidentialitate, autentificare, integritate
♦ Detectarea acceselor neautorizate
♦ Aplicatii de depistare a vulnerabilitatilor
♦ Controlul accesului la Internet
♦ Siguranta si verificarea continutului
♦ Servicii de administrare a securitatii
10/10/2006 Introducere in Criptografie 36