Explicando a Máquina Enigma

Anchises M. G. de Paula Garoa Hacker Clube; Verisign @anchisesbr

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Agenda

Criptografia Simétrica

Cypher Disks

Picture source: Wikimedia Commons

Enigma

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Criptografia e Segunda Guerra

Criptografia Clássica

Criptografia Moderna

Séc. XX W W II

Introdução à criptografia

!   Κρυπτός (kriptós) = escondido,

oculto

!   γράφω (grapho) = grafia

OCULTAR A ESCRITA +

Criptografia Clássica

!   Antes dos computadores a criptografia consistia de algorítmos baseados em manipulação de letras (caracteres) e cálculo manual (ou mecânico, utilizando algum instrumento relativamente simples).

! Os diversos algorítmos substituíam ou transpunham alguns caracteres por outros. Os melhores faziam as duas coisas muitas vezes

Criptografia Clássica

!   2 tipos principais de algorítmos clássicos: ! Cifragem por Substituição

! Cada caracter do texto original é substituído por outro no texto cifrado.

! Cifragem por Transposição !   A ordem dos caracteres

é modificada

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Substituição Simples

! Cada caracter do texto original é substituído com um caracter correspondente no texto cifrado.

! Exemplo: a “Cifra de Cesar” ! cada letra do texto original é substituído

pela letra 3 posições à direita no alfabeto

C

Z

B

Y

A

X

Z

W

Y

V

X

U

W

T

V

S

U

R

T

Q

S

P

R

O

Q

N

P

M

O

L

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K

M

J

L

I

K

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G

I

F

HGF E D

E DC B A

C

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X

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W

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V

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S

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L

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K

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J

G

I

F

HGF E D

E DC B A

RAS E CODNAT S E T H

UOT S E

Cifra de César

! Vamos utilizar a cifra de César: ! Mensagem em claro: “estou testando cesar”

! Visualizando,

! Vamos utilizar a cifra de César: ! Mensagem em claro: “estou testando cesar”

! Visualizando,

C

Z

B

Y

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F

HGF E D

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RAS E CODNAT S E T H

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Cifra de César

V

! Vamos utilizar a cifra de César: ! Mensagem em claro: “estou testando cesar”

! Visualizando,

C

Z

B

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Y

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V

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Cifra de César

V W

C

Z

B

Y

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X

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R

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Q

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P

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L

N

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M

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G

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F

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E DC B A

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Cifra de César

!   Vamos utilizar a cifra de César: !   Mensagem em claro: “estou testando cesar”

!   Visualizando,

Substituição Polialfabética

!   São constituídas de múltiplas cifras de substituiçào simples !   Uma letra da mensagem original pode ser associada a

múltiplas letras, dependendo da chave

! Cada uma das chaves é utilizada para encriptar uma letra específica do texto original. !   Se existem 20 letras chave então cada vigésima letra será

encriptada com a mesma chave, isto é chamado de período da cifra

Substituição Polialfabética

!   Cypher Disk: Inventado por Leon Battista Alberti em 1468 e usadas pelo Exército Americano na Guerra Civil Americana.

!   Outro exemplo: A cifra Vigenère, publicada em 1586.

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Cypher Disk

Cypher Disk

Cypher Disk

Cypher Disk

Cypher Disk

Cifragem por Rotação

! Nos anos 20 vários dispositivos de encriptação mecânica foram inventados

! Muitos baseados no conceito de um rotor ! uma roda mecânica preparada para realizar uma

substituição genérica

Cifragem por Rotação

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! Cada rotor é uma permutação arbitrária do alfabeto.

!   Tem 26 posições e realiza uma substituição simples

Cifragem por Rotação

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Cifragem por Rotação

1.  anel dentado (uma ranhura) 2.  ponto de marca do contato "A"

3.  círculo com alfabeto

4.  contatos

5.  fios elétricos

6.  pinos

7.  encaixe do eixo

8.  hub

9.  roda dentada móvel com os

dedos

10.  ratchet

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Cifragem por Rotação

!   Uma máquina rotora tem um teclado e uma série de rotores e implementa uma versão da cifra de Vigenère.

!   A saída de um rotor pode ser ligada à entrada de outro

Enigma

! Em 1918, o inventor alemão Arthur Scherbius e seu amigo Richard Ritter criaram uma máquina de criptografia chamada Enigma

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Enigma

!   As máquinas Enigma foram amplamente usadas pela Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial

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Enigma

! Fáceis de usar

! Portáteis

! Seguras

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Enigma

!   O segredo do Enigma eram seus rotores.

Enigma

! Cada vez que se apertava uma tecla, o Enigma mostrava qual seria a letra cifrada correspondente

Enigma

! Após cada tecla, os rotores mudavam de posição, de modo que cada letra teria um alfabeto diferente de substituição

Enigma

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rotores

teclado

saíd

a

Enigma

!   O enigma ainda incluía o “refletor”, que fazia com que o sinal de uma letra passasse duas vezes pelos 3 rotores.

!   Com 3 rotores, temos 26X26X26 = 17576 posições iniciais, ou chaves.

Enigma

! Além dos rotores, o enigma ainda permitia que letras fossem trocadas, através de 6 cabos que poderiam ser conectados a um painel de plugues.

!   Com isso, além da troca de posição entre os rotores, atingiam-se 10.000.000.000.000.000 combinações!

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Enigma Code Book

!   As configurações iniciais eram organizadas em um “livro de código”

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Quebrando a Enigma

! Polônia

!   UK: !   Bletchley Park

!   Alan Turing

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Obrigado Anchises M. G. de Paula @anchisesbr