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23 novembre 2011 3 23 /11 /novembre /2011 20:43

La crittografia è uno strumento molto usato nella vita di tutti i giorni, e non solo nel campo dell'informatica, basti pensare alle smart card da inserire nei decoder satellitari o del digitale terrestre per accedere ai canali a pagamento, oppure alle chiavi codificate che permettono di avviare le automobili più accessoriate.

http://tvg.it/wp-content/uploads/2010/11/htg-spiega-che-cose-la-crittografia-e-come-funziona-1.pngIn realtà anche nell'antichità era frequente l'utilizzo di meccanismi di cifratura che permettessero la comunicazione sicura durante le guerre: è il caso ad esempio del Cifrario di Cesare, un metodo di cifratura utilizzato dall'imperatore Giulio Cesare per comunicare con le sue legioni, che oggi è ritenuto elementare, ma che è un ottimo caso di studio per chi è vuole imparare le basi della crittografia e della crittoanalisi (la scienza che studia i codici e cerca di decifrarli). 

Cifrari che seguivano lo stesso schema di cifratura, basato sulla sostituzione di lettere con altre in base a una sequenza prefissata o variabile, vengono detti cifrari monoalfabetici. Tali cifrari sono stati utilizzati per secoli, fino a quando intorno all'anno 1000 non iniziarono a comparire i primi cifrari polialfabetici descritti in diversi trattati di autori arabi e che ebbero grande diffusione grazie all'italiano Giovan Battista Alberti intorno al 1400. Insieme a questi cifrari si sviluppava anche l'analisi delle frequenze, un concetto chiave per la loro decrittazione, che si basa su analisi statistiche volte a decifrare i testi in base alla frequenza con cui le lettere vengono utilizzate nelle varie lingue.   

Sebbene nel corso dei secoli vari studiosi si fossero interessati alla materia proponendo evoluzioni e varianti dei codici descritti in precedenza, la realtà mostra che gli studi sulla crittografia non fecero grandi progressi fino allo scoppio della prima guerra mondiale, anche se fu nel periodo antecedente allo scoppio del secondo conflitto mondiale che si ebbe un vero e proprio proliferare della materia, grazie sopratutto all'utilizzo dei metodi matematici.

Fondamentali in questo senso furono gli studi del matematico polacco Marian Rejewski a cui si deve la violazione del codice enigma , utilizzato dall'esercito nazista. In seguito fu un gruppo di matematici e scacchisti inglesi, americani e polacchi (tra cui Alan Turing, il padre dell'informatica) a lavorare costantemente sulle evoluzioni del suddetto codice.

http://www.doyouplaymathematics.it/upload/uploadedimg/jmC01gzSfAq.jpgQueste scoperte portarono un grosso vantaggio per gli Alleati nel corso della guerra, e si può dire senza il timore di esagerare che furono fondamentali nel decidere la sorte del conflitto, sia sul fronte europeo che sul fronte del Pacifico, dove la violazione dei codici navali giapponesi da parte degli esperti della U.S Navy fu decisiva per la vittoria nella Battaglia di Midway.

La crittografia moderna nasce nel dopoguerra, grazie al matematico Claude Shannon che pubblicò varie opere legate alla crittografia ed alla sicurezza nelle trasmissioni (ambito in cui aveva lavorato durate gli anni della guerra). La guerra fredda e gli altri avvenimenti di quegli anni relegarono però questo ramo della matematica nel segreto totale, e fu solo negli anni 70, quando iniziò l'informatizzazione di massa, che divenne una scienza aperta al grande pubblico. La necessità di comunicare in modo sicuro nell'ambito dei sistemi bancari portò infatti la IBM a sviluppare l'algoritmo di cifratura DES; tale algoritmo fu sostituito dal più sicuro AES

Tali algoritmi si basano sul concetto di chiave simmetrica (cioè la stessa chiave si utilizza per cifrare e decifrare il messaggio). Quest'approccio porta con sè il problema di dover trasmettere la chiave in modo sicuro, per evitare che un malintenzionato possa venirne in possesso e decifrare il messaggio a sua volta. Venne quindi introdotta la cifratura a chiave asimmetrica in cui il messaggio è cifrato tramite una chiave pubblica che può essere trasmessa senza pericolo, ma può essere decifrato solo tramite la chiave privata in possesso del destinatario.   

Purtroppo, per quanto si possano ideare algoritmi di cifratura "inviolabli", non è stata ancora dimostrata l'esistenza di un sistema di cifratura a prova di violazione. Questo ha spinto gli studiosi verso il concetto di crittografia quantistica.

 Molto in breve (anche perchè non basterebbe un libro intero a descriverne i dettagli) questa consiste in un approccio alla crittografia che utilizza le proprietà della meccanica quantistica nella fase dello scambio della chiave, in modo da evitare che questa possa essere intercettata da un attaccante senza che le due parti in gioco se ne accorgano. Si utilizza questo principio per realizzare un cifrario perfetto, senza il problema di dover scambiare la chiave (anche se lunga quanto il messaggio) necessariamente su un canale sicuro. Fino ad oggi l'unica rete a crittografia quantistica funzionante è Qnet, realizzata all'Università di Cambridge ed entrata in funzione nel 2004.  


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