Criptografie

Mașina de cifrat Lorenz, utilizată în al Doilea Război Mondial pentru a cripta comunicațiile Înaltului Comandament German

Criptografia, sau criptologia (din greaca veche: κρυπτός, romanizat: kryptós „ascuns, secret”; și γράπειν graphein, „a scrie”, sau -λογία -logia, „studiu”, respectiv), este practica și studiul tehnicilor de comunicare securizată în prezența unui comportament advers. Mai general, criptografia se referă la construirea și analizarea protocoalelor care împiedică terții sau publicul să citească mesajele private. Criptografia modernă există la intersecția disciplinelor matematicii, informaticii, securității informațiilor, ingineriei electrice, procesării semnalelor digitale, fizicii și altele. Conceptele de bază legate de securitatea informațiilor (confidențialitatea datelor, integritatea datelor, autentificarea și non-repudierea) sunt, de asemenea, esențiale pentru criptografie. Aplicațiile practice ale criptografiei includ comerțul electronic, cardurile de plată bazate pe cip, monedele digitale, parolele computerelor și comunicațiile militare.

Criptografia anterioară erei moderne era practic sinonimă cu criptarea, convertind informațiile lizibile (text simplu) în text fără sens (text cifrat), care poate fi citit doar prin inversarea procesului (decriptare). Expeditorul unui mesaj criptat (codificat) împarte tehnica de decriptare (decodificare) doar cu destinatarii vizați pentru a împiedica accesul adversarilor. Literatura de criptografie folosește adesea numele „Alice” (sau „A”) pentru expeditor, „Bob” (sau „B”) pentru destinatarul vizat și „Eve” (sau „E”) pentru adversarul care ascultă. De la dezvoltarea mașinilor de cifrat cu rotor în Primul Război Mondial și apariția computerelor în Al Doilea Război Mondial, metodele de criptografie au devenit din ce în ce mai complexe, iar aplicațiile lor mai variate.

Criptografia modernă se bazează în mare măsură pe teoria matematică și practica informaticii; algoritmii criptografici sunt concepuți în jurul unor ipoteze de dificultate computațională, ceea ce face ca astfel de algoritmi să fie greu de spart în practica reală de către orice adversar. Deși este teoretic posibil să pătrunzi într-un sistem bine conceput, este imposibil în practica reală să faci acest lucru. Astfel de scheme, dacă sunt bine concepute, sunt, prin urmare, denumite „sigure din punct de vedere computațional”. Progresele teoretice (de exemplu, îmbunătățirile algoritmilor de factorizare a numerelor întregi) și tehnologia de calcul mai rapidă impun ca aceste modele să fie reevaluate continuu și, dacă este necesar, adaptate. Schemele sigure din punct de vedere teoretic al informației, care se poate demonstra că nu pot fi sparte nici măcar cu o putere de calcul nelimitată, cum ar fi pad-ul unic, sunt mult mai dificil de utilizat în practică decât cele mai bune scheme care pot fi teoretic sparte, dar sigure din punct de vedere computațional.

Dezvoltarea tehnologiei criptografice a ridicat o serie de probleme juridice în Era Informației. Potențialul criptografiei de a fi utilizată ca instrument de spionaj și sedițiune a determinat multe guverne să o clasifice drept armă și să limiteze sau chiar să interzică utilizarea și exportul acesteia.[7] În unele jurisdicții în care utilizarea criptografiei este legală, legile permit anchetatorilor să impună divulgarea cheilor de criptare pentru documentele relevante pentru o investigație. Criptografia joacă, de asemenea, un rol major în gestionarea drepturilor digitale și în disputele privind încălcarea drepturilor de autor în ceea ce privește media digitală.

Terminologie

Se crede că cifrurile cu deplasare alfabetică au fost folosite de Iulius Caesar acum peste 2.000 de ani.[6] Acesta este un exemplu cu k = 3. Cu alte cuvinte, literele din alfabet sunt deplasate trei într-o direcție pentru a cripta și trei în cealaltă direcție pentru a decripta.

Prima utilizare a termenului „criptograf” (spre deosebire de „criptogramă”) datează din secolul al XIX-lea – provenind din „Căciula de aur”, o povestire de Edgar Allan Poe.

Până în timpurile moderne, criptografia se referea aproape exclusiv la „criptare”, care este procesul de conversie a informațiilor obișnuite (numite text clar) într-o formă neinteligibilă (numită text cifrat). Decriptarea este inversul, cu alte cuvinte, trecerea de la textul cifrat neinteligibil înapoi la text clar. Un cifru (sau cipher) este o pereche de algoritmi care efectuează criptarea și decriptarea inversă. Funcționarea detaliată a unui cifru este controlată atât de algoritm, cât și, în fiecare caz, de o „cheie”. Cheia este un secret (în mod ideal cunoscut doar de către cei care comunică), de obicei un șir de caractere (în mod ideal scurt, astfel încât să poată fi reținut de utilizator), necesar pentru a decripta textul cifrat. În termeni matematici formali, un „criptosistem” este lista ordonată de elemente formate din texte simple finite posibile, texte cifrate finite posibile, chei finite posibile și algoritmii de criptare și decriptare care corespund fiecărei chei. Cheile sunt importante atât formal, cât și în practica reală, deoarece cifrurile fără chei variabile pot fi sparte în mod trivial doar cu cunoașterea cifrului utilizat și, prin urmare, sunt inutile (sau chiar contraproductive) în majoritatea scopurilor. Din punct de vedere istoric, cifrurile au fost adesea folosite direct pentru criptare sau decriptare fără proceduri suplimentare, cum ar fi autentificarea sau verificările de integritate.

Există două tipuri principale de criptosisteme: simetrice și asimetrice. În sistemele simetrice, singurele cunoscute până în anii 1970, aceeași cheie secretă criptează și decriptează un mesaj. Manipularea datelor în sistemele simetrice este semnificativ mai rapidă decât în sistemele asimetrice. Sistemele asimetrice utilizează o „cheie publică” pentru a cripta un mesaj și o „cheie privată” aferentă pentru a-l decripta. Avantajul sistemelor asimetrice este că cheia publică poate fi publicată liber, permițând părților să stabilească o comunicare securizată fără a avea o cheie secretă partajată. În practică, sistemele asimetrice sunt utilizate pentru a schimba mai întâi o cheie secretă, iar apoi comunicarea securizată are loc printr-un sistem simetric mai eficient care utilizează acea cheie. Exemple de sisteme asimetrice includ schimbul de chei Diffie-Hellman, RSA (Rivest-Shamir-Adleman), ECC (criptografie cu curbă eliptică) și criptografia post-cuantică. Algoritmii simetrici securizați includ AES (Advanced Encryption Standard), utilizat în mod obișnuit, care a înlocuit vechiul DES (Data Encryption Standard). Algoritmii simetrici nesecurizați includ schemele de încurcare a limbajului copiilor, cum ar fi Pig Latin sau alte jargoane, și toate schemele criptografice istorice, oricât de serioase ar fi fost intențiile lor, anterioare inventării blocului de notițe de unică folosință la începutul secolului al XX-lea.

În limbajul colocvial, termenul „cod” este adesea folosit pentru a desemna orice metodă de criptare sau ascundere a sensului. Cu toate acestea, în criptografie, codul are un sens mai specific: înlocuirea unei unități de text simplu (adică un cuvânt sau o expresie semnificativă) cu un cuvânt de cod (de exemplu, „wallaby” înlocuiește „atac în zori”). Un cifru, în schimb, este o schemă pentru schimbarea sau substituirea unui element sub un astfel de nivel (o literă, o silabă sau o pereche de litere etc.) pentru a produce un text cifrat.

Criptanaliza este termenul folosit pentru studiul metodelor de obținere a semnificației informațiilor criptate fără acces la cheia necesară în mod normal pentru a face acest lucru; adică, este studiul modului de „spargere” a algoritmilor de criptare sau a implementărilor acestora.

Unii folosesc termenii „criptografie” și „criptologie” interschimbabil în limba engleză, în timp ce alții (inclusiv practica militară americană în general) folosesc „criptografie” pentru a se referi în mod specific la utilizarea și practica tehnicilor criptografice și „criptologie” pentru a se referi la studiul combinat al criptografiei și criptanalizei. Engleza este mai flexibilă decât alte câteva limbi în care „criptologia” (realizată de criptologi) este întotdeauna utilizată în al doilea sens de mai sus. RFC 2828 recomandă ca steganografia să fie uneori inclusă în criptologie.

Studiul caracteristicilor limbajelor care au o anumită aplicație în criptografie sau criptologie (de exemplu, date de frecvență, combinații de litere, modele universale etc.) se numește criptolingvistică. Criptolingvistica este utilizată în special în aplicațiile de informații militare pentru descifrarea comunicațiilor externe.

(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)