Modos de operação das cifras de bloco

Apresentação em tema: "Modos de operação das cifras de bloco"— Transcrição da apresentação:

1 Modos de operação das cifras de bloco

2 Histórico Em 1918 o inventor alemão Arthur Scherbius (Engenheiro Elétrico) e seu amigo Richard Ritter fundaram a empresa Scherbius & Ritter. Engenharia inovadora. Desenvolveram de turbinas a travesseiros aquecidos. Um de seus projetos era desenvolver uma máquina que substituísse o lápis e o papel por uma forma de cifragem mecanizada. Foi o mais terrível sistema de cifragem da história.

3 A máquina Enigma Três elementos conectados por fios:
Um teclado com as 26 letras do alfabeto para a entrada do texto claro. Uma unidade misturadora que cifra cada letra do texto original digitado. Um mostrador com várias lâmpadas indicando a letra cifrada correspondente.

4 Operação O operador pressiona a tecla que envia um impulso elétrico
para a unidade misturadora central e de lá para o outro lado onde ilumina a letra correspondente ao texto cifrado no painel luminoso. O misturador é um espesso disco de borracha cheio de fios sendo a parte mais importante da máquina. Os fios entram no misturador em 26 posições diferentes, uma para cada letra Onde fazem uma série de torções antes de emergirem no lado oposto. O misturador Executa 1/26 avos de uma rotação completa.

5 Rotores 26 x 26 = 676 26 x 26 x 26 = 17576

6 Modos de operação de cifra de bloco
Apesar da complexidade das cifras de bloco como o DES ou o AES, ambas são, basicamente, cifras de substituição monoalfabéticas. Se um determinado texto claro for codificado inúmeras vezes, em todas elas, será gerada a mesma saída criptografada. O que pode ajudar aos intrusos a subverter a cifra.

7 Modos de operação O NIST definiu alguns modos de operação. Entre eles temos: Electronic Code Book (ECB). Cipher Block Chaining (CBC). Cipher Feedback (CFB).

8 Electronic Code Book (ECB)
O DES codifica um longo texto claro após dividi-lo em blocos de 64 bits, cifrando cada um deles independentemente, com uma mesma chave. O último bloco de texto claro, se necessário, é acrescido de zeros para completar os 64 bits. Esta técnica (modo de cifragem) é conhecida como Electronic Code Book – ECB.

9 Codificação em blocos Se a mensagem for estruturada, um criptoanalista pode explorar essa regularidade. Pode-se substituir ou reorganizar blocos.

10 Cipher Block Chaining (CBC)
Para contornar as deficiências de segurança do ECB, precisaríamos de uma técnica em que o mesmo bloco de texto claro, se repetido, produzisse diferentes blocos de texto cifrado. Isto pode ser realizado utilizando-se o Encadeamento de blocos de cifras (Cipher Block Chaining - CBC).

11 Cipher Block Chaining (CBC)
Cada bloco de texto claro é submetido a uma operação XOR com o bloco de texto cifrado anterior, antes de ser codificado. Como consequência, o mesmo bloco de texto claro não é mais mapeado para o mesmo bloco de texto cifrado. O primeiro bloco é submetido a uma operação XOR com um vetor de Inicialização (IV) escolhido ao acaso, que é transmitido, em texto claro. juntamente com o texto cifrado.

12 Cipher Block Chaining (CBC)

13 Cipher Block Chaining (CBC)
Codificação. C0 = E (P0 XOR IV) C1 = E (P1 XOR C0) Decodificação. P0 = IV XOR D(C0)

14 Cipher Feedback (CFB) O algoritmo DES é basicamente uma cifra de bloco, porém é possível converte-lo em uma cifra de fluxo, usando o modo CFB. Uma cifra de fluxo elimina a necessidade de preencher um bloco com zeros antes de encriptá-lo. Além disso, uma cifra de fluxo consegue operar em tempo real.

15 Cipher Feedback (CFB) Codificação byte a byte (valor de s=8).
Usa-se um Registrador de Deslocamento. DES: 64 bits. AES: 128 bits. Os bits são criptografados e enviados à linha de transmissão. Uma cópia do byte é inserida mais a direita no registrador de deslocamento. O próximo byte de texto claro a ser cifrado é submetido a uma operação XOR com o byte mais à esquerda do registrador. Também utiliza um vetor de referência para iniciar o processo.

16 Cipher Feedback (CFB) Vantagens: Desvantagens:
Um padrão que se repetir várias vezes no texto claro, será codificado de diferentes maneiras no texto cifrado. Desvantagens: Se um bit do texto cifrado for alterado acidentalmente durante a transmissão, os 8 bytes decodificados enquanto o byte defeituoso estiver no registrador serão danificados.

17 Cipher Feedback (CFB)

18 Algoritmos criptográficos

19 Criptoanálise Diferencial
Murphy 1990 e Biham e Shamir, 1997. Foi o primeiro ataque capaz de quebrar o DES em menos de 255 criptografias. Exige 247 textos claros escolhidos. A criptoanálise diferencial observa o comportamento de pares de blocos de texto evoluindo a cada rodada ao invés de observar um único bloco de texto. Alguns padrões de bits são mais comuns que outros o que pode levar a um ataque probabilístico.

20 Criptoanálise Linear Matsui, 1994.
Pode quebrar o DES com apenas 243 textos simples conhecidos. Funciona efetuando-se o XOR de certos bits no texto simples e no texto cifrado e observando os resultados. Metade dos bits deve ter valor zero e a outra metade valor 1. Porém, com frequência ocorre uma inclinação para um lado ou para o outro o que pode ser utilizado para reduzir o “fator trabalho”.

21 Análise do consumo de energia elétrica
Usado para encontrar chaves secretas. Em geral os computadores usam 3 volts para representar o bit um e zero volts para representar o bit zero. Procura monitorar a energia consumida em cada instrução de máquina.