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Tesina - Premio maturità 2009
Titolo: come tenere un segreto
Autore: Venco Nicoletta
Descrizione: Il termine Crittografia deriva dal greco "kryptòs"="nascosto" e "grà¡phein"="scrivere", assume quindi il significato di "Scrittura Nascosta". È la disciplina che studia i metodi necessari per rendere un messaggio comprensibile solamente ai destinatari della comunicazione. Assieme alla crittografia nasce anche il desiderio di scoprire i messaggi apparentemente incomprensibili. La scienza che studia come decriptare le informazioni allo scopo di ricavarne il contenuto originario è la Crittoanalisi, parola che deriva dal greco "kryptòs" e "nalýein"= "risolvere". Crittografia e Crittoanalisi appartengono ad una stessa scienza, la "Crittologia". La crittografia ha per un'informazione lo stesso valore che ha una cassaforte per un bene materiale. Oggi la crittografia ha la sua più ampia diffusione in campo informatico, dove vengono trasmesse molte informazioni anche delicate grazie all'efficienza dei sistemi crittografici informatici attuali. Il primo utilizzo di sistemi crittografici risale al 1500 a.C. quando un antico vasaio si servì di un codice per tenere segreta la sua formula della ceramica invetriata. Nel V secolo a.C. gli Spartani utilizzarono un cilindro di legno chiamato Scytala per cifrare i loro messaggi. La crittoanalisi, invece, fu inventata dagli Arabi soltanto nel VIII - IX secolo d.C., dopo duemila anni di uso di sistemi per crittografia. Nel 1587 Maria Stuarda, regina di Scozia era convinta che il suo codice fosse indecifrabile ma non fu così e pagò con la vita il suo errore. Nel XVII secolo Antoine Rossignol e suo figlio inventarono il Grande Cifrario di Luigi XIV, che restò inviolato per duecento anni. Nel XVIII secolo Vienna divenne famosa per l'abilità dei suoi crittanalisti, che lavoravano nella Camera Nera. Nel 1812 l'invasione della Russia da parte di Napoleone fallì per il freddo dell'inverno e per l'abilità dei crittanalisti russi. Nel 1844 fu inventato il codice Morse, utilizzato nella trasmissione dei messaggi al telegrafo. Durante le elezioni presidenziali americane del 1876 si spedirono telegrammi in codice nel tentativo di manipolare il voto. I telegrammi vennero pubblicati su un giornale e furono decifrati soltanto due anni dopo. Durante la Grande Guerra (1914-18) l'uso della radio per inviare messaggi li rese facili da intercettare, perciò i codici divennero sempre più importanti. Questo aiutò i crittanalisti offrendo loro un gran numero di messaggi da studiare. Ebbero un'enorme importanza nel corso del conflitto, infatti la decifrazione di un telegramma segnò l'entrata in guerra degli Stati Uniti d'America nel 1917. Nella Seconda Guerra Mondiale un grande apporto fu dato dalla macchina appena inventata dai Tedeschi, Enigma, la cui forzatura contribuì alla vittoria degli Alleati. Nel 1948 vennero inventati i codici a barre, oggi comunemente usati, da parte di Norman Woodland e Bernard Silver, prima ancora che esistesse la tecnologia per utilizzarli. Oggi, infine, tutti noi usiamo continuamente codici segreti, a volte senza neanche accorgercene: ad esempio per mantenere segrete le informazioni della carta di credito quando si eseguono acquisti on line.
Area: tecnologica
Materie trattate: informatica: crittografia simmetrica e assimetrica, matematica: dimostrazione dell'algoritmo RSA, storia: l'utilità della crittografia nelle due guerre mondiali
Cos'è la Crittografia?
“kryptòs”=“nascosto” e “gráphein”=“scrivere”, assume
Il termine Crittografia deriva dal greco
quindi il significato di “Scrittura È la disciplina che studia i metodi necessari per
Nascosta”.
rendere un messaggio comprensibile solamente ai destinatari della comunicazione.
Assieme alla crittografia nasce anche il desiderio di scoprire i messaggi apparentemente
incomprensibili. La scienza che studia come decriptare le informazioni allo scopo di ricavarne il
“kryptòs” e “nalýein”=
contenuto originario è la Crittoanalisi, parola che deriva dal greco
“risolvere”. la “Crittologia”.
Crittografia e Crittoanalisi appartengono ad una stessa scienza,
La crittografia ha per un’informazione lo stesso valore che ha una cassaforte per un bene
materiale.
Oggi la crittografia ha la sua più ampia diffusione in campo informatico, dove vengono
grazie all’efficienza dei sistemi crittografici
trasmesse molte informazioni anche delicate
informatici attuali.
Il primo utilizzo di sistemi crittografici risale al 1500 a.C. quando un antico vasaio si servì di un
codice per tenere segreta la sua formula della ceramica invetriata.
Nel V secolo a.C. gli Spartani utilizzarono un cilindro di legno chiamato Scytala per cifrare i
loro messaggi.
La crittoanalisi, invece, fu inventata dagli Arabi soltanto nel VIII - IX secolo d.C., dopo duemila
anni di uso di sistemi per crittografia.
Nel 1587 Maria Stuarda, regina di Scozia era convinta che il suo codice fosse indecifrabile ma
non fu così e pagò con la vita il suo errore.
Nel XVII secolo Antoine Rossignol e suo figlio inventarono il Grande Cifrario di Luigi XIV, che
restò inviolato per duecento anni. famosa per l’abilità dei suoi crittanalisti, che lavoravano
Nel XVIII secolo Vienna divenne nella
Camera Nera.
Nel 1812 l’invasione della Russia da parte di Napoleone fallì per il freddo dell’inverno e per
l’abilità dei crittanalisti russi.
Nel 1844 fu inventato il codice Morse, utilizzato nella trasmissione dei messaggi al telegrafo.
Durante le elezioni presidenziali americane del 1876 si spedirono telegrammi in codice nel
tentativo di manipolare il voto. I telegrammi vennero pubblicati su un giornale e furono decifrati
soltanto due anni dopo. l’uso della radio per inviare messaggi li rese
Durante la Grande Guerra (1914-18) facili da
intercettare, perciò i codici divennero sempre più importanti. Questo aiutò i crittanalisti offrendo
loro un gran numero di messaggi da studiare. Ebbero un’enorme importanza nel corso del
la decifrazione di un telegramma segnò l’entrata in guerra degli Stati Uniti
conflitto, infatti
d’America nel 1917.
Nella Seconda Guerra Mondiale un grande apporto fu dato dalla macchina appena inventata dai
Tedeschi, Enigma, la cui forzatura contribuì alla vittoria degli Alleati.
Nel 1948 vennero inventati i codici a barre, oggi comunemente usati, da parte di Norman
Woodland e Bernard Silver, prima ancora che esistesse la tecnologia per utilizzarli.
Oggi, infine, tutti noi usiamo continuamente codici segreti, a volte senza neanche accorgercene:
ad esempio per mantenere segrete le informazioni della carta di credito quando si eseguono
acquisti on line. 2
L’importanza della crittografia nelle due guerre mondiali
La I Guerra Mondiale fu la prima grande guerra dopo l'invenzione del telefono e della radio;
questi mezzi di comunicazione, se da una parte consentirono una velocità di trasmissione dei
messaggi praticamente istantanea, dall'altra furono irrimediabilmente esposti all'intercettazione
da parte del nemico.
I primi a rendersi conto di questa nuova situazione furono i Francesi che, allo scoppio della
guerra, disponevano già di un ben organizzato ed efficiente Ufficio cifra presso il Gran Quartier
in grado di decrittare i messaggi radio tedeschi sin dall’ottobre 1914.
Generale dell'esercito
Altrettanto ben preparati gli Austriaci che già nell'agosto 1914 riuscivano a decrittare i
radiomessaggi russi che per la verità erano solo in parte cifrati.
Negli altri paesi, veri e propri Uffici cifra furono organizzati solo dopo l'entrata in guerra.
Assolutamente impreparati erano soprattutto i Russi che, all'inizio della guerra, non si
preoccuparono neanche di cifrare i loro messaggi radio, come avvenne durante la battaglia di
Tannenberg nell'agosto 1914 quando persino gli ordini operativi vennero trasmessi in chiaro: un
formidabile regalo ai Tedeschi che intercettarono tutto.
I Tedeschi comunque riuscirono a decrittare i messaggi russi anche dopo che questi ultimi
iniziarono a cifrare le loro comunicazioni radio; qualche successo lo ottennero anche nei
confronti dei Francesi.
In Inghilterra Sir Alfred Ewing, capo dell'Ufficio crittologico della Marina Britannica, organizzò
“Room
la cosiddetta 40” dove si decrittavano migliaia di radiomessaggi della marina tedesca.
Il più noto di questi messaggi fu il "telegramma Zimmermann" con il quale i Tedeschi offrivano
un'alleanza ai Messicani in chiave anti-USA. Letto al Congresso degli Stati Uniti questo
messaggio fu uno dei fattori che spinsero gli USA a entrare in guerra nel 1917.
Del tutto impreparati in campo crittologico erano gli Italiani che dovettero in un primo tempo
appoggiarsi all'Ufficio cifra francese; solo in un secondo tempo fu costituito un Ufficio cifra
autonomo sotto la guida di Luigi Sacco, che riuscì a forzare il cifrario campale austriaco, quello
diplomatico e quello navale.
Paradossalmente però ci volle la disfatta di Caporetto del 1917 perché Sacco riuscisse a
convincere gli alti comandi italiani ad abbandonare i vecchi cifrari che, come poi si seppe,
venivano facilmente decrittati dagli Austriaci, e ad adottare quei nuovi più sicuri sistemi che
avevano fino allora rifiutato perchè troppo complicati. Unica attenuante per questa incredibile
leggerezza il fatto che gli alti comandi italiani, a differenza di quelli di altri paesi, evitarono
sempre di trasmettere per radio i messaggi più importanti.
La possibilità di intercettare e decrittare i messaggi austriaci ebbe un'importanza non trascurabile
nel 1918 per fronteggiare l'offensiva austriaca del Piave.
In definitiva fu proprio la Grande Guerra a far scoprire a molti Stati l'importanza della
Crittografia, il cui ruolo risultò fondamentale nella II Guerra Mondiale.
Lo strumento crittografico più noto utilizzato durante la guerra fu la macchina Enigma, usata dai
tedeschi e considerata a torto inattaccabile; solo molti anni dopo la fine della guerra si seppe che
in effetti già nel 1932, prima ancora che Hitler arrivasse al potere, l'Ufficio cifra polacco aveva
trovato il modo di forzare l'Enigma. Durante la guerra gli inglesi del progetto ULTRA
continuarono a forzare sistematicamente i messaggi cifrati con l'Enigma e dal 1941 anche quelli
cifrati con la più sofisticata macchina Lorenz.
Molte vittorie alleate ebbero alla base questa superiorità crittografica. I casi più noti sono la
Battaglia di capo Matapan (marzo 1941), dove la disfatta della flotta italiana pare abbia avuto
origine dal fatto che gli Inglesi avevano decrittato alcuni messaggi cifrati della Marina tedesca
che fornivano l'esatta posizione della flotta italiana; lo Sbarco in Normandia (5-6 giugno 1944):
Eisenhower e Montgomery erano in grado di leggere tutti i messaggi degli alti comandi tedeschi,
che usavano la macchina Lorenz; ebbero così conferma che Hitler aveva creduto alla falsa
notizia di un imminente sbarco Alleato nei pressi di Calais e aveva concentrato le sue migliori
3
truppe in quella zona. Poterono, quindi, ordinare lo sbarco in Normandia sicuri che avrebbero
incontrato ben poca resistenza.
Sul fronte del Pacifico gli Americani, sin dal 1940, avevano realizzato Magic, una macchina in
grado di decrittare i messaggi giapponesi cifrati con la macchina Purple.
Un importante episodio fu la Battaglia delle Midway. L'ammiraglio Yamamoto, comandante
della flotta giapponese, nel maggio 1942 preparò un piano per attaccare a sorpresa le isole
Midway a est delle Haway. Gli Americani intercettarono i piani di Yamamoto e l'Ammiraglio
Nimitz, comandante della flotta USA, fu in grado di preparare la battaglia conoscendo già fin
nei dettagli i piani del nemico; fece, inoltre, trasmettere falsi piani americani usando un cifrario
che sapeva essere stato forzato dai Giapponesi. L'effetto sorpresa si trasformò in un boomerang
e la vittoria USA alle Midway fu quindi in buona parte dovuta alla superiorità crittologica.
Diversi storici, inoltre, tra cui il noto scrittore americano Gore Vidal, sostengono che gli
Americani sapessero in anticipo, grazie a Magic, anche dell'attacco di Pearl Harbour e decisero
di non impedirlo. Avevano infatti bisogno di un motivo forte per convincere la riluttante
opinione pubblica americana della necessità di entrare in guerra e quell'attacco a tradimento dei
fu ideale per questo scopo. Un’altra teoria più prudente sostiene che gli Americani
Giapponesi
sapessero che il Giappone stava per attaccare, ma non sapessero dove. Certo è che, al momento
dell'attacco nella baia di Pearl Harbour, non ci fosse nemmeno una portaerei e in definitiva
furono affondate solo alcune navi vecchie e di importanza non fondamentale per la guerra. 4
La crittografia classica
I primi metodi utilizzati per assicurare la segretezza dei messaggi sono decisamente insoliti.
Un esempio è il metodo scelto da Istico il quale, per incoraggiare Aristagora di Mileto a ribellarsi
al re persiano, decide di far radere i capelli ad un suo servo, tatuargli il messaggio sulla testa e
inviarlo una volta che gli siano cresciuti i capelli. Al suo arrivo basta soltanto raderlo di nuovo.
Le prime notizie sull’invio sicuro di messaggi risalgono ad Erodoto che racconta di metodi che
vengono di solito indicati con l’espressione di steganografia, cioè scrittura nascosta. Demeratus
scrive un messaggio su una tavola di legno e la invia ricoperta di cera. In questo modo può
superare le sentinelle e basta sciogliere la cera per leggere il messaggio.
steganografia si trovano nell’uso dell’inchiostro simpatico (succo di limone)
Altri esempi di
oppure nei “micro punti”, tecnica che consiste nel fotografare un documento segreto e ridurlo
alle dimensioni di un punto stampato.
Tuttavia la sola steganografia non è in grado di garantire la reale segretezza di un messaggio.
Esistono due tipi di scrittura segreta:
i codici, che sostituiscono intere parole con altre parole o gruppi di lettere
i cifrari, che sostituiscono ciascuna lettera o ciascun suono con altre lettere o simboli,
oppure cambiano l’ordine delle lettere.
Un famoso cifrario è il cifrario di Cesare che trasla tutte le lettere del messaggio di un certo
numero prestabilito. Per esempio la A diventa D, la B si trasforma in E, C in F e così via. È una
sostituzione monoalfabetica.
Il più semplice cifrario a sostituzione polialfabetica è il cifrario di Vigenere pubblicato nel 1586.
Può essere considerato una generalizzazione del codice di Cesare. Scelta una parola chiave trasla
tutte le varie lettere nell’alfabeto con la lettera di partenza della lettera della parola chiave
corrispondente al posto occupato dalla lettera del messaggio.
Ad esempio:
Testo chiaro A R R I V A N O I R I N F O R Z I
Verme V E R M E V E R M E V E R M E V E
Testo cifrato V V I U Z V R F U V D R W A V U M 5
La crittografia moderna
La storia della crittografia moderna inizia con la stesura del De Cifris di Leon Battista Alberti,
che per primo insegnò a cifrare per mezzo di un disco cifrante con un alfabeto segreto da
spostare a piacere ogni due o tre parole. È una trasformazione del quadrato di Vigenere in disco.
Lo sviluppo della crittografia moderna procede di pari passo con lo sviluppo informatico.
Nel ventesimo secolo vengono create macchine cifranti e decifranti, tra cui la più celebre è
Enigma.
Enigma è una macchina simmetrica inventata nel 1918 dal tedesco Arthur Scherbius. Al suo
interno ha tre rotori, o più nelle macchine successive; quando un operatore preme un tasto un