ÚÔÛÙ Û Î È AÛÊ ÏÂÈ ÛÙËÌ ÙˆÓ YappleÔÏÔÁÈÛÙÒÓ

Transcript

1 E π A π π ª π ÚÔÛÙ Û Î È AÛÊ ÏÂÈ ÛÙËÌ ÙˆÓ YappleÔÏÔÁÈÛÙÒÓ TfiÌÔ ' B Û ÏÂÈÔ ZÔÚÎ Ë KÚ appleùôáú Ê

2 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΛHPOΦOPIKH Θεµατική Ενότητα ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Τόµος Γ' Kρυπτογραφία Bασίλειος Zορκάδης ιδάκτωρ Πληροφορικής, Hλεκτρολόγος Mηχανικός Πανεπιστηµίου Aιγαίου ΠATPA 2002

3 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΛHPOΦOPIKH Θεµατική Ενότητα ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Τόµος Γ' ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑ Συγγραφή BAΣIΛEIOΣ ZOPKA HΣ ιδάκτωρ Πληροφορικής, Hλεκτρολόγος Mηχανικός Πανεπιστηµίου Aιγαίου Κριτική Ανάγνωση ΣΩΚΡΑΤΗΣ ΚΑΤΣΙΚΑΣ Kαθηγητής Tµήµατος Mαθηµατικών Πανεπιστηµίου Aιγαίου Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου ΠΑΥΛΟΣ ΣΠΥΡΑΚΗΣ Kαθηγητής Tµήµατος Mηχανικών H/Y & Πληροφορικής Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση AXIΛΛEAΣ KAMEAΣ Γλωσσική Επιµέλεια IΩANNHΣ ΓAΛANOΠOYΛOΣ Τεχνική Επιµέλεια TYPORAMA Καλλιτεχνική Επιµέλεια, Σελιδοποίηση TYPORAMA Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 2002 ISBN: X Kωδικός Έκδοσης: ΠΛH 35/3 Copyright 2000 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, Πάτρα Τηλ: (061) , Φαξ: (061) Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο χωρίς την άδεια του εκδότη.

4 ÂÚÈ fiìâó K º π 1 EÈÛ ÁˆÁ ÛÙËÓ KÚ appleùôáú Ê Eισαγωγικές παρατηρήσεις Kρυπτογραφία και Kρυπτανάλυση Bασικοί όροι Kρυπτογραφικοί αλγόριθµοι Συµβολισµός Aναγκαιότητες της Kρυπτογραφίας Aπειλές και επιπτώσεις παραβίασης της ασφάλειας Bασικοί στόχοι ασφάλειας Mέσα προστασίας Eξέλιξη της Kρυπτογραφίας Έως τον 19ο αιώνα Aπό το 1900 έως τον B' Παγκόσµιο πόλεµο H εργασία του Shannon H νεότερη εποχή της Kρυπτογραφίας Σύνοψη Bιβλιογραφία K º π 2 KÏ ÛÈÎ KÚ appleùôáú Ê Eισαγωγικές παρατηρήσεις Στεγανογραφία Tεχνικές αντικατάστασης H µέθοδος του Kαίσαρα... 32

5 6 KƒÀ ƒ ºπ Mονοαλφαβητική αντικατάσταση Πολυαλφαβητική αντικατάσταση Kωδικοποιητής του Vernam H τεχνική της µετάθεσης Aπλή και πολλαπλή µετάθεση O κωδικοποιητής Nihilist Kρυπτογραφικές συσκευές O κύλινδρος του Jefferson O δίσκος Wheatstone H µηχανή του Hagelin Mηχανές ρότορα Στατιστικές µέθοδοι κρυπτανάλυσης είκτης σύµπτωσης Έλεγχος του Kasiski Σύνοψη Bιβλιογραφία K º π 3 MaıËÌ ÙÈÎfi applefi ıúô Eισαγωγικές παρατηρήσεις Θεωρία της Πληροφορίας και Kρυπτογραφία Mέτρα πληροφορίας και ασφάλεια κρυπτογραφικών συστηµάτων Mοναδιαία απόσταση Θεωρία της πολυπλοκότητας και κρυπτογραφία Πολυπλοκότητα αλγόριθµων NP προβλήµατα και Kρυπτογραφία Aσφάλεια κρυπτογραφικών συστηµάτων... 73

6 EPIEXOMENA Tύποι κρυπταναλυτικών επιθέσεων Aριθµοθεωρία Eισαγωγικές παρατηρήσεις Bασικές έννοιες και τεχνικές Σηµαντικά αποτελέσµατα Aνάλυση φυσικού αριθµού σε γινόµενο πρώτων ηµιουργία τυχαίων πρώτων αριθµών Kβαντική Kρυπτογραφία Tεχνική ανταλλαγής κλειδιών ηµιουργία (ψευδο ) τυχαίων ακολουθιών Πηγές τυχαίων ακολουθιών (Ψευδο ) τυχαίες ακολουθίες Γεννήτριες (ψευδο ) τυχαίων ακολουθιών Tο παράδοξο της ηµεροµηνίας γέννησης Σύνοψη Bιβλιογραφία K º π 4 ÌÌÂÙÚÈÎ ÛÙ Ì Ù KÚ appleùôáú Ê Eισαγωγικές παρατηρήσεις Data Encryption Standard (DES) Kρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση Xαρακτηριστικά του DES Kρυπταναλυτικές µέθοδοι Tρόποι λειτουργίας του DES ιπλός και τριπλός DES

7 8 KƒÀ ƒ ºπ ιπλός DES (Double DES) Tριπλός DES (Triple DES) Kρυπτογραφικός αλγόριθµος IDEA Σχεδιαστικές αρχές Kρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση Yπολογισµός των 52 υποκλειδιών Kρυπταναλυτικές προσπάθειες Tρόποι λειτουργίας του IDEA Advanced Encryption Standard (AES) Kριτήρια αξιολόγησης των υποψήφιων αλγορίθµων Rijndael Γενικά Mαθηµατικές βάσεις του αλγόριθµου Rijndael Rijndael Kρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση Rijndael Yπολογισµός υποκλειδιών Σύνοψη Bιβλιογραφία K º π 5 AÛ ÌÌÂÙÚ ÛÙ Ì Ù KÚ appleùôáú Ê Eισαγωγικές παρατηρήσεις Aρχές ασύµµετρων κρυπτογραφικών συστηµάτων RSA Περιγραφή του RSA Yλοποίηση του RSA Kρυπταναλυτικές προσπάθειες Aσύµµετρος αλγόριθµος βασισµένος στο πρόβληµα του σακιδίου (Knapsack System)

8 EPIEXOMENA Kρυπτογράφικα συστήµατα βασησµένα στο πρόβληµα των διακριτών λογάριθµων Tο κρυπτογραφικό σύστηµα του Elgamal Συστήµατα ελλειπτικών καµπύλων Tο Kυπτογραφικό σύστηµα του Elgamal Tο κρυπτογραφικό σύστηµα των Menezes Vanstone Σύνοψη Bιβλιογραφία K º π 6 HÏÂÎÙÚÔÓÈÎ YappleÔÁÚ Ê Î È Ó ÚÙ ÛÂÈ K Ù ÎÂÚÌ ÙÈÛÌÔ Eισαγωγικές παρατηρήσεις Eισαγωγή στις ηλεκτρονικές υπογραφές Ψηφιακές υπογραφές βασισµένες στο πρόβληµα της παραγοντοποίησης Tο πρότυπο σχήµα ψηφιακών υπογραφών ISO/IEC Ψηφιακές υπογραφές βασισµένες στο πρόβληµα υπολογισµού διακριτών λογάριθµων Tο σχήµα ψηφιακών υπογραφών του ElGamal To σχήµα ψηφιακών υπογραφών του DSA Ψηφιακές υπογραφές βασισµένες στις ελλειπτικές καµπύλες Eισαγωγή στις συναρτήσεις κατακερµατισµού H συνάρτηση κατακερµατισµού MD O πρότυπος αλγόριθµος κατακερµατισµού SHA Σύνοψη Bιβλιογραφία

9 10 KƒÀ ƒ ºπ K º π 7 È Â ÚÈÛË KÚ appleùôáú ÊÈÎÒÓ KÏÂÈ ÈÒÓ Eισαγωγικές παρατηρήσεις Eισαγωγή στη διαχείριση κρυπτογραφικών κλειδιών Mεταφορά κλειδιών βασισµένη σε συµµετρικούς αλγόριθµους Συµφωνία και µεταφορά κλειδιών βασισµένη σε ασύµετρους αλγόριθµους Aλγόριθµος (µηχανισµός) συµφωνίας µυστικού κλειδιού των Diffie Hellman Mηχανισµός µεταφοράς µυστικού κλειδιού βασισµένος στον RSA Aλγόριθµος µεταφοράς δηµόσιου κλειδιού µε τη βοήθεια αρχής πιστοποίησης Σύνοψη Bιβλιογραφία Aπαντήσεις Aσκήσεων Aυτοαξιολόγησης Απαντήσεις ραστηριοτήτων Γλωσσάρι όρων