Cryptografie! in! Cyberspace. college-1

Transcriptie

1 Cryptografie! in! Cyberspace college

2 twee colleges, één werkcollege COLLEGE-1 wat is cryptografie cryptografie van het verleden! COLLEGE-2 cryptografie van het heden gaten in het pantser 2

3 Syllabus en sheets staff.fnwi.uva.nl/h.vandermeer/cursuscrypto-cyber.html sheets de dag na het college te downloaden Tentamen 1. Sleutelwoord kunnen omzetten in ontcijfersleutel! 2. Kunnen ontcijferen van een bericht in kolomtranspositie, vigenère, beaufort geheimschrift! 3. Beantwoorden vragen overige stof - zie site 3

4 Wat is Cryptografie College-1! een voorbeeld! terminologie! klassieke cryptografie! College-2! openbare sleutel! quantum cryptografie 4

5 Probleemstelling Julius Caesar heeft een groot probleem! Als ik het aanvalsplan verstuur valt het vast en zeker in de handen van die vreselijke Galliërs!! Wat doen we daaraan? 5

6 Gebruik Cryptografie CAESAR cryptosysteem vercijferen = 3 plaatsen verder A D B E X A ontcijferen = 3 plaatsen terug D A E B A X sleutel = 3 plaatsen andere sleutels 1, 2, 4, 5, 6

7 Cryptoanalyse Cryptanalix 7

8 Terminologie cryptologie = cryptografie + cryptoanalyse cryptografie = geheim schrijven κρύπτω = verbergen γραφή = geschrift klaartekst, cryptogram, cijfertekst cryptoanalyse = breken geheimschrift known-plaintext, ciphertext-only, chosen-plaintext steganografie = verborgen schrijven στέγω = bedekken traffic analysis = berichtenverkeersanalyse 8

9 Klassieke cryptografie 9

10 Netwerk cryptografie Twee onderscheiden opties: link encryptie! end-to-end encryptie 10

11 Klassiek cryptosysteem transpositie substitutie CTAFORYGIERP klaaralfabet ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ! cijferalfabet DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC!! VLUCHT POLITIE = YOXFKW SROLWLH - een of beide alfabetten gepermuteerd! - periodiek substitutiepatroon! - niet periodiek substitutiepatroon! - meerdere letters tegelijk vervangen! - woorden en uitdrukkingen vervangen 11

12 Regels voor veiligheid Auguste Kerckhoffs, 1883, La Cryptographie Militaire Veiligheid berust op geheimhouden van de sleutel niet op geheimhouden van het geheimschrift Il faut qu il n exige pas le secret, et qu il puisse sans inconveniénient tomber entre les mains de l ennemi Praktische criteria:! - kosten cryptoanalyse versus waarde geheim! - tijd nodig voor cryptoanalyse versus levensduur geheim 12

13 Staalkaart systemen Transpositie! - Route! - Kolom! - Rooster! Monoalfabetisch! - Caesar! - Standaard! - Monomedinome! - Playfair! - Bifid! - ADFGVX! - Nomenclatuur! - Code! - Encicode! Polyalfabetisch! - Porta! - Vigenère! - Beaufort! - Nihilist! - Progressie! - Autoclaaf! - Wheatstone! - Multiplex! - One-time-pad! Machine! - Hagelin! - Kryha! - Enigma! - Purple 13

14 Monoalfabeet Vervanging van A Z door permutatie van A Z! voorbeeld SLEUTELCONSTRUCTIEMETWOORDOFZIN plaintext : ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ciphertext: SLEUTCONRIMWDFZABGHJKPQVXY PEST ATHJ! In theorie 26! sleutels! veel hebben weinig effect zoals Q en X verwisselen! Caesar-substitutie is eenvoudige letter-opschuiving 14

15 Vrijmetselaarsgeheimschrift Trinity Church, New York! graf van James Leeson 1794!! REMEMBER DEATH A B C D E F G H I K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 15

16 Digram-substitutie 16 pt: NOOIT GEDACHT TOCH GEKREGEN! ct: ZRMQW BSIBH KVOQT LODPH ZODK AA ZZ geeft 676! sleutels! onthouden ondoenlijk eenvoudiger schema s bijvoorbeeld de Playfair

17 Kolomtranspositie sleutel transpositieblok pt: DE VRAGEN VAN HET TENTAMEN ZIJN NOG GEHEIM XX! ct: RAENG MDEEA NHVVT EOIGH TYEXE NTMNE ANNZG X splitsing eenvoudig en eenduidig! RAENGM DEEANH VVTEOI GHTYEX ENTMNE ANNZGX 17

18 Transpositie sleutel Vervang de letters één voor één door cijfers in de volgorde van het alfabet MUSKUS

19 Kolomtranspositie variant transpositieblok niet uitgevuld pt: DE VRAGEN VAN HET TENTAMEN ZIJN NOG GEHEIM! ct: RAENG MDEEA NHVVT EOIGH TYEEN TMNEA NNZG splitsing niet eenduidig en niet eenvoudig! RAENGM DEEANH VVTEOI GHTYEE NTMNE ANNZG! RAENGM DEEANH VVTEOI GHTYE ENTMNE ANNZG! 19

20 Dubbele transpositie pt: DEN BRIEL VOOR DE GEUZEN GEVALLEN ALVA NAAR MADRID! ct: AERRL ODEVN ANDVZ RGMVU EENDI ALABA LEINE LDAOR EG US Army Double Transposition 20

21 Periodieke substitutie Eindige sleutel herhaald gebruikt! K = k1k2 kp!! p = de periode - normaal alfabet Porta, Vigenère! - teruglopend alfabet Beaufort! - gemengd alfabet in verschillende varianten! - sleutelwoord of sleutelzin! - lange sleutel door progressie Kryha, Hagelin! - lange sleutel door rotor Enigma, Sigaba 21

22 Vigenère Blaise de Vigenère! ! 1563 Traicté des Chiffres vercijfer: sleutel M S = E! ontcijfer: sleutel M E = S 22

23 Beaufort Sir Francis Beaufort! vercijfer: sleutel M X P! ontcijfer: sleutel M P X 23

24 One-Time-Pad sleutel + klaartekst cryptogram - oneindig lange willekeurige eenmalige sleutel! - voordeel: absoluut onbreekbaar! - nadeel: veel sleutelmateriaal nodig sleutelproductie met! radioactief verval, electronische ruis! loterij! pseudorandom generator (niet meer onbreekbaar!!) 24

25 Echte cryptografie 25

26 Liquidatie Yamamoto Opperbevelhebber Japanse vloot! Buitengewoon geliefd en populair! Architect aanval op Pearl Harbour op 7 december 1941 video! Liquidatie op 18 april 1943 een enorme morele klap voor de Japanse marine 26 Isoroku Yamamoto ( )! foto plm. 1940

27 Salomon eilanden 1943 Bericht in JN25 code! The Commander in Chief Combined Fleet will inspect Ballale, Shortland, and Buin in accordance with the following:! depart Rabaul on board medium attack plane (escorted by 6 fighters);! arrive Ballale. Immediately depart for Shortland on board subchaser arriving at 0840.! 3. 27

28 Uitvoering Order voor 18 april 1943!! Squadron 339 P-38 must at all costs reach and destroy - President attaches extreme importance to mission 0934 uur het Japanse eskader wordt door de P-38 s onderschept en Yamamoto vindt de dood in de jungle 28 Artist impression

29 Diplomatieke instructie El Rey = Philips IV ( )! datum Madrid, 27 julio 1658 Don Estevan de Gamarray contreras demi ans del juerra Castellano al castillo de Gante Sire de campo general demis exitos de flandes y embaxer al estados generales de las Provincias Unidas del Pays vajo 29

30 VENONA KGB messages deels hergebruikt one-time-pad VENONA van start in 1943 tot 1980 sleutelreconstructie!! linken van codenamen aan personen Stanley = Kim Philby Cambridge-5 Viktor = Gen. Fitin Neighbours = GRU!! Spionage tegen Manhattan project Julius & Ethel Rosenberg Burgess en Maclean Peter Wright Spycatcher 1995 officieel openbaar 30