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Per mwbwcrittoanalisi (dal mwcagreco mwcqkryptós, "nascosto", e mwcganalýein, "scomporre"), o mwcwcrittanalisi, si intende lo studio dei metodi per ottenere il significato di informazioni mwdacifrate senza avere accesso all'mwdqinformazione segreta che è di solito richiesta per effettuare l'operazione. La crittoanalisi è la "controparte" della mwdgcrittografia, vale a dire lo studio delle tecniche per occultare un messaggio, ed assieme formano la mwdwcrittologia, la scienza delle scritture nascoste.

Con mweqcrittanalisi ci si riferisce non solo ai metodi per violare un mwegcifrario, ma anche ad ogni tentativo di eludere la sicurezza di mwewalgoritmi crittografici e mwfaprotocolli crittografici, ad esempio usando il mwfqcanale laterale.

• Storia

• Crittoanalisi classica

• La crittoanalisi moderna

• Le evoluzioni a partire dal XX secolo

• Descrizione ed utilizzo

• Caratteristiche degli attacchi

• Conoscenza primaria: scenari della crittanalisi

• Classificazione dei successi in crittanalisi

• Complessità

• Crittanalisi della crittografia asimmetrica

• Applicazione dei computer quantici alla crittanalisi

• Tecniche di crittanalisi

• Crittanalisti storici

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Anche se il termine è relativamente recente (fu coniato da mwigWilliam Friedman nel mwiw1920), i metodi per violare il codice crittato ed i cifrari crittografici sono molto più vecchi. La prima spiegazione scritta nota della crittanalisi risale al mwjaIX secolo ed è opera del mwjqgenio mwjgarabo mwjwAbu Yusuf Yaqub ibn Ishaq al-Sabbah Al-Kindi (noto anche in Europa con il nome mwkalatinizzato di mwkqAlchindus): si tratta del mwkgManoscritto sulla decifrazione dei messaggi crittati. Questo trattato include una descrizione di un metodo di mwkwAnalisi delle frequenze (mwlaIbrahim Al-Kadi, 1992- rif-3).

L'analisi delle frequenze è un metodo base per violare molti cifrari classici. Nei linguaggi naturali certe lettere dell'mwlgalfabeto appaiono più frequentemente di altre. Ad esempio, in mwlwitaliano le lettere "mwmaA" ed "mwmqE" sono quelle che appaiono più frequentemente in un qualunque mwmgmessaggio in chiaro: se un messaggio è stato cifrato con un mwmwcifrario a sostituzione monoalfabetica (in cui ogni lettera è semplicemente rimpiazzata da un'altra), è lecito supporre che le lettere più frequenti che appaiono nel testo cifrato siano candidate per la "A" o la "E".

In pratica, l'analisi delle frequenze si basa molto sulla conoscenza mwnqlinguistica, dato che si appoggia sulla mwngstatistica, ma non appena i cifrari diventarono più complessi la matematica divenne più importante nella crittanalisi. Questo cambiamento è stato particolarmente evidente durante la seconda guerra mondiale, quando i tentativi di violare i cifrari delle mwnwPotenze dell'Asse richiesero nuovi livelli di sofisticazione matematica. Inoltre in quell'epoca fu introdotta per la prima volta l'automazione nella crittanalisi con il mwoacalcolatore polacco Bomba, con l'uso di dispositivi a mwoqschede perforate e nel mwogColossus, uno dei primi computer (forse il primo computer mwowdigitale mwpaelettronico programmabile).

L'elaborazione automatica, applicata con grande profitto alla crittanalisi durante la seconda guerra mondiale, spinse alla produzione di nuove tecniche di crittografia diversi ordini di grandezza più complesse delle precedenti. Considerata nel suo insieme, la moderna crittografia è divenuta molto più difficile da crittanalizzare con i sistemi penna-e-carta del passato, tanto da apparire in vantaggio sulla crittanalisi pura.

Lo storico mwrqDavid Kahn afferma che mwrg"sono molti oggigiorno i crittosistemi, offerti dalle centinaia di venditori in circolazione, che non possono essere violati da nessuno dei metodi noti di crittanalisi. Infatti su quei sistemi anche un mwrwattacco con testo in chiaro scelto, in cui un messaggio in chiaro appositamente selezionato è comparato con l'equivalente testo cifrato, non permette di recuperare la chiave che sblocca altri messaggi. In un certo senso, quindi, la crittanalisi è morta. Ma questa non è la fine della storia: la crittanalisi può anche essere morta ma, per usare una mia metafora, c'è più di un modo per scuoiare un gatto"cite-ref-1[1]. Kahn prosegue menzionando le cresciute opportunità di mwtaintercettazione, le mwtqmicrospie (o mwtgcimici), gli mwtwattacchi del canale laterale e la mwuacrittografia quantistica sono validi sostituti dei tradizionali significati di crittanalisi.

Forse Kahn è stato troppo affrettato nel dare per morta la crittanalisi: i cifrari deboli sono tutt'altro che estinti, ed i metodi crittanalitici utilizzati dalle agenzie di mwugintelligence rimangono tuttora per lo più ignoti. In campo accademico, molti studiosi presentano regolarmente nuovi sistemi crittografici, che spesso sono velocemente violati: il mwuwcifrario a blocchi Madryga, pubblicato nel mwvq1984 fu trovato sensibile agli mwvgattacchi con solo testo cifrato nel mwvw1998; il mwwaFEAL-4, proposto come sostituto del mwwqDES, fu demolito da una serie di attacchi sferrati dalla comunità accademica, molti dei quali sono completamente attuabili in pratica.

Anche nell'mwwwindustria molti cifrari non sono esenti da debolezze: per esempio, gli algoritmi mwxaA5/1, mwxqA5/2 e mwxgCMEA, usati nella tecnologia della mwxwtelefonia mobile, possono essere violati in ore, minuti o anche in mwyatempo reale utilizzando computer alla portata di molti. Nel mwyq2001 fu dimostrato che il protocollo mwygWEP, utilizzato per rendere sicure le connessioni mwywWi-Fi, era insicuro ed un mwzaattacco correlato alla chiave poteva permettere di recuperare quest'ultima in poche ore. Nel mwzq2005 è stato addirittura trovato un modo per violare una connessione protetta da WEP in meno di un minutocite-ref-2[2].

Diverse volte i successi della crittoanalisi hanno influenzato la storia: l'abilità di leggere i presunti pensieri ed i piani segreti di altre persone può essere un vantaggio che si rivela decisivo, soprattutto in tempo di guerra. Per esempio, durante la mwcqprima guerra mondiale, la violazione del mwcgTelegramma Zimmermann accelerò l'ingresso nel conflitto degli mwcwStati Uniti d'America. Nella seconda guerra mondiale, la crittoanalisi dei cifrari tedeschi, inclusi la mwdamacchina Enigma e la mwdqcifrante di Lorenz, è a detta degli studiosi uno dei punti che hanno accorciato di alcuni mesi la fine del conflitto in mwdgEuropa (vedi mwdwULTRA). Anche gli Stati Uniti beneficiarono della crittoanalisi grazie al fatto che con essa poterono decifrare molte delle comunicazioni segrete dell'esercito mweagiapponese, che venivano cifrate da una macchina chiamata mweqPURPLE dagli americani (l'equivalente nipponico della tedesca Enigma).

I Governi dei Paesi hanno a lungo riconosciuto gli indubbi benefici della crittoanalisi nel campo dello mwewspionaggio, sia militare che diplomatico, ed hanno istituito organizzazioni appositamente dedite a violare i codici e i cifrari di altre Nazioni, quali ad esempio il mwfaGCHQ inglese o l'mwfqNSA statunitense, organizzazioni che sono ancora attive oggi. Nel mwfg2004 è stata divulgata la notizia che gli Stati Uniti d'America hanno violato i cifrari mwfwiraniani (anche se resta ignoto il fatto se sia stata usata solo crittoanalisi pura o anche altre tecniche meno ortodosse)cite-ref-3[3].

La crittoanalisi di solito esclude metodi di attacco che non siano diretti alle debolezze intrinseche al metodo da violare, come ad esempio la mwhgcorruzione, la mwhwcoercizione fisica, il mwiafurto, l'mwiqingegneria sociale. Questi tipi di attacco, spesso più produttivi della crittanalisi tradizionale, sono comunque un'importante alternativa alla crittanalisi.

Anche se il fine è sempre lo stesso, i metodi e le tecniche di crittanalisi sono drasticamente cambiati durante la mwiwstoria della crittografia, adattandosi al continuo aumentare dell'efficienza della mwjacrittografia, iniziando dai metodi basati su carta e penna del passato, passando per le macchine crittografiche come l'mwjqEnigma della mwjgseconda guerra mondiale, per arrivare agli schemi basati sui mwjwcomputer del presente. Insieme sono cambiati anche i risultati della crittanalisi: non è più possibile ottenere un successo illimitato nella violazione dei codici e si stila perciò una graduatoria dei risultati conseguiti dagli attacchi. A metà degli mwkaanni settanta fu introdotta una nuova classe crittografica: la mwkqcrittografia asimmetrica. I metodi per violare questa classe sono ben diversi da quelli utilizzati in passato e normalmente coinvolgono la risoluzione di problemi mwkgmatematici altamente complessi, come la ben nota mwkwscomposizione in numeri primi.

Gli attacchi crittanalitici variano nella forza e nella capacità di rappresentare una minaccia per i crittosistemi del mondo reale. Una mwlgdebolezza certificabile è un attacco teorico che è improbabile possa essere applicabile in una situazione reale; la maggioranza dei risultati ottenuti dalla moderna ricerca crittanalitica è di questo tipo. Essenzialmente l'importanza pratica di un attacco dipende dalle risposte alle seguenti domande:

1. quali conoscenza e capacità sono richieste come prerequisiti?

2. Quante informazioni segrete addizionali sono dedotte?

3. Quanto impegno è richiesto (vale a dire, qual è la mwmwcomplessità computazionale)?

Gli attacchi possono essere classificati in base alla tipologia delle informazioni disponibili all'attaccante sul sistema da attaccare. Come base di partenza di solito si assume che, per gli scopi dell'analisi, l'mwngalgoritmo generale sia noto: questo è il mwnwprincipio di Kerckhoffs, il quale afferma che mwoail nemico conosce il sistema. Il Principio di Kerckhoffs è un assunto ragionevole, dato che la storia riporta innumerevoli casi di algoritmi segreti ritenuti sicuri, rivelatisi violabili non appena divenuti di mwoqpubblico dominio, a causa ad esempio di mwogspionaggio, mwowtradimento e mwpaingegneria inversa. (Occasionalmente i cifrari sono stati ricostruiti attraverso la semplice deduzione: ad esempio, i già citati mwpqcifrario di Lorenz e mwpgcodice Purple, oltre ad una varietà di schemi classici).

Alcuni scenari tipici di attacco sono:

• mwqgmwqwsolo testo cifrato: l'attaccante ha accesso solo ad una collezione di testi cifrati.

• mwrqmwrgTesto in chiaro noto: l'attaccante ha un insieme di testi cifrati dei quali conosce i corrispondenti testi in chiaro.

• mwsamwsqTesto in chiaro scelto (mwsgmwswTesto cifrato scelto): l'attaccante può ottenere i testi cifrati (testi in chiaro) corrispondenti ad un insieme arbitrario di testi in chiaro (testi cifrati) di sua scelta.

• mwtqAdattivo con testo in chiaro scelto: come per l'attacco con testo in chiaro scelto, eccetto che l'attaccante può scegliere sequenze di testo in chiaro basandosi su informazioni acquisite dall'analisi dei precedenti messaggi cifrati. Simile a questo è l'attacco adattivo con testo cifrato scelto.

• mwuqmwugAttacco correlato alla chiave: analogo all'attacco con testo in chiaro scelto, eccetto che l'attaccante può ottenere testi cifrati crittati con due differenti chiavi. Le chiavi sono ignote ma la relazione fra esse è nota: ad esempio, due chiavi che differiscono solo di 1 bit.

Questi tipi di attacco differiscono su quanto sia plausibile metterli in pratica. Anche se alcuni attacchi sono più probabili di altri, i crittografi affrontano spesso il problema della sicurezza con un approccio conservativo ed immaginano il peggiore dei casi quando progettano gli algoritmi, ragionando che se uno schema è sicuro anche contro le minacce irrealistiche allora dovrebbe resistere più che bene alla crittanalisi del mondo reale.

Le ipotesi sono spesso più realistiche di quanto si potrebbe immaginare a prima vista. Per un attacco con testo in chiaro noto, il crittanalista potrebbe conoscere, o essere in grado di entrarne in possesso, una parte del testo in chiaro, come ad esempio una lettera cifrata che inizia con "Egregio Signore" o una sessione su mwvqterminale che inizia con "mwvgLOGIN:". Un attacco con testo in chiaro scelto è meno probabile di altri attacchi ma è spesso plausibile: ad esempio, potreste convincere qualcuno a trasmettervi un messaggio che avete dato loro, ma in forma cifrata. Gli attacchi correlati alla chiave sono per lo più teorici, anche se possono essere molto realistici in alcune situazioni: ad esempio, quando viene utilizzato un mwvwcifrario a blocchi per realizzare una mwwafunzione di hash.

I risultati della crittanalisi possono variare anche in utilità. Ad esempio, il crittografo mwwwLars Knudsen (mwxa1998) classificò vari tipi di attacco ai cifrari a blocchi in base alla quantità e qualità delle informazioni segrete che venivano scoperte:

• mwxwviolazione totale: l'attaccante deduce la chiave segreta;

• mwyqdeduzione globale: l'attaccante scopre un mwygalgoritmo funzionalmente equivalente per la cifratura e la decifratura, ma senza conoscere la chiave;

• mwzadeduzione locale: l'attaccante scopre testi in chiaro (o testi cifrati) addizionali non noti in precedenza;

• mwzgdeduzione dell'informazione: l'attaccante ottiene alcune mwzwinformazioni di Shannon sui testi in chiaro (o sui testi cifrati) non note precedentemente;

• mw0qalgoritmo discriminante: l'attaccante può distinguere il cifrario da una mw0gpermutazione casuale.

Simili considerazioni si applicano agli attacchi ad altri tipi di algoritmi crittografici.

Gli attacchi possono anche essere caratterizzati dalla quantità di risorse che essi richiedono. Queste possono essere nella forma di:

• Tempo: il numero di operazioni primitive che devono essere eseguite. Questo dato è abbastanza generico: le operazioni primitive potrebbero essere istruzioni di base del computer, come ad esempio addizioni, mw2aXOR, spostamenti di bit e così via, come interi metodi di cifratura;

• Memoria: la quantità di spazio di memorizzazione richiesto per eseguire l'attacco.

• Dati: la mw2wquantità di testi in chiaro e testi cifrati richiesti.

Spesso è difficile predire con precisione queste quantità. Nella crittografia mw3qaccademica si tende almeno a fornire una stima dell'ordine di grandezza della difficoltà dell'attacco. Bruce Schneier nota che anche degli attacchi che siano impraticabili dal punto di vista computazionale possono essere considerati delle violazioni: "mw3gForzare un cifrario significa semplicemente trovare una debolezza nello stesso che può essere sfruttata con una complessità minore della mw3wforza bruta. Non importa che la forza bruta richieda 2mw4a128 cifrature: un attacco che richiedesse 2mw4q110 cifrature sarebbe considerato una violazione... in parole povere, una infrazione può essere semplicemente una debolezza certificabile: la prova che il cifrario non si comporta come previsto." (Schneier, 2000).

Birthday attacks; man in the middle / time-memory tradeoff

La mw5acrittografia asimmetrica o mw5qcrittografia a chiave pubblica è un tipo di crittografia che si basa sull'utilizzo di due chiavi, una privata ed una pubblica. Questi cifrari basano la loro sicurezza su problemi matematici di difficile soluzione, per cui un ovvio punto di attacco è sviluppare metodi per risolvere questi problemi. La sicurezza della crittografia asimmetrica a due chiavi dipende da questioni matematiche che in genere non sono tenute in considerazione dalla crittografia a singola chiave, e di conseguenza collega in nuovo modo la crittanalisi alla ricerca matematica.

Gli schemi asimmetrici sono progettati sulla difficoltà (congetturata) di risolvere vari problemi matematici. Se viene trovato un miglior algoritmo che può risolvere il problema, allora il sistema è indebolito. Per esempio, la sicurezza dello mw5wschema di scambio delle chiavi Diffie-Hellman dipende dalla difficoltà di calcolare un mw6alogaritmo discreto. Nel mw6q1983 mw6gDon Coppersmith ideò un modo più veloce di trovare logaritmi discreti (in determinati gruppi), costringendo così i crittografi ad utilizzare gruppi più grandi (o tipi differenti di gruppi). La sicurezza dell'mw6wRSA dipende (in parte) dalla difficoltà della mw7afattorizzazione di grandi mw7qnumeri primi: un passo in avanti nel problema della fattorizzazione incrinerebbe la sicurezza dell'RSA.

Nel mw7w1980 si poteva fattorizzare un numero a 50 cifre al costo di 10mw8a12 operazioni elementari. Nel mw8q1984 il progresso nell'arte della scrittura di algoritmi di fattorizzazione aveva raggiunto un punto tale che con le stesse operazioni si poteva fattorizzare un numero con 75 cifre. Inoltre l'avanzamento della tecnica permetteva di eseguire lo stesso numero di operazioni molto più velocemente. La mw8glegge di Moore predice che la velocità dei computer aumenterà costantemente: le tecniche di fattorizzazione faranno altrettanto, ma si baseranno anche sulla creatività e sull'intuizione matematiche, nessuna delle quali può essere predetta con successo. I numeri a 150 bit, utilizzati un tempo nell'RSA, sono stati fattorizzati: lo sforzo è stato superiore a quanto immaginato ma non è stato certo al di fuori della portata dei veloci e moderni computer. Difatti, all'inizio del mw8wXXI secolo, i numeri a 150 cifre non erano più considerati abbastanza lunghi per le chiavi RSA. I numeri con diverse centinaia di cifre sono ancora considerati difficili da fattorizzare, anche se i metodi probabilmente continueranno a migliorare nel tempo, richiedendo mw9alunghezze delle chiavi capaci di reggere ai nuovi algoritmi che saranno utilizzati.

Un'altra caratteristica distintiva degli schemi asimmetrici è che, a differenza dei crittosistemi simmetrici, qualsiasi crittanalisi ha l'opportunità di fare uso delle conoscenze acquisite dalla chiave pubblica.

I mw-acomputer quantistici, che sono ancora nelle primissime fasi di sviluppo, sarebbero utilissimi nella crittanalisi. Ad esempio, l'mw-qalgoritmo di Shor potrebbe fattorizzare grandi numeri in un mw-gtempo polinomiale, vale a dire in pratica che si potrebbero violare alcune forme di crittografia a chiave pubblica.

Utilizzando l'mw-aalgoritmo di ricerca di Grover su un computer quantistico, la ricerca di una chiave con la forza bruta potrebbe essere eseguita con una velocità che è il quadrato di quella espressa dai normali computer. Ovviamente, ciò potrebbe essere contrastato incrementando la lunghezza della chiave.

Crittanalisi classica:

• mwaqiAnalisi delle frequenze

• mwaqqMetodo Kasiski

• Conteggio delle coincidenze

Algoritmi simmetrici:

• mwaqoAttacco a boomerang

• mwaqwAttacco a forza bruta

• mwaq4Attacco di Davies

• mwaraCrittanalisi differenziale

• mwariCrittanalisi differenziale impossibile

• Crittanalisi integrale

• mwaryCrittanalisi lineare

• mwargAttacco meet-in-the-middle

• mwaroCrittanalisi Mod-n

• mwarwAttacco correlato alla chiave

• Attacco a scorrimento

• mwasaAttacco XSL

Funzioni di hash:

• mwasqAttacco del compleanno

Modelli di attacco:

• mwasgAttacco con solo testo cifrato

• mwasoAttacco con testo in chiaro noto

• mwaswAttacco con testo in chiaro scelto

• mwas4Attacco con testo cifrato scelto

Attacchi del mwatacanale laterale:

• Analisi della potenza

• Attacco a tempo

Attacchi alle reti:

• mwatkAttacco man in the middle

• mwatsAttacco della ripetizione

Attacchi esterni:

• Crittanalisi della borsa nera

• mwaueMetodo del tubo di gomma

• Conel Hugh O'Donel Alexander

• Lambros D. Callimahos

• Alastair Denniston

• Agnes Meyer Driscoll

• Elizebeth Friedman

• William F. Friedman, il padre della moderna crittologia

• Meredith Gardner

• Dilly Knox

• Solomon Kullback

• Georges Painvin

• Marian Rejewski

• Frank Rowlett

• Luigi Sacco

• Abraham Sinkov

• Giovanni Soro, il primo crittanalista del Rinascimento

• John Tiltman

• Alan Turing

• Herbert Yardley

cite-note-11. ↑ mwauoAnnotazioni sul 50º anniversario della National Security Agency, 01/11/2002

cite-note-22. ↑ mwau4Come violare una connessione WEP in meno di un minuto

cite-note-33. ↑ mwaviViolazione dei codici iraniani

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• mwaw4Friedman, William F., Military Cryptanalysis, Part I, ISBN 0-89412-044-1

• mwaxiFriedman, William F., Military Cryptanalysis, Part II, ISBN 0-89412-064-6

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• mwaxoFriedman, William F., Military Cryptanalysis, Part IV, Transposition and Fractionating Systems, ISBN 0-89412-198-7

• mwax4Friedman, William F. e Lambros D. Callimahos, Military Cryptanalytics, Part I, Volume 1, ISBN 0-89412-073-5

• mwaymFriedman, William F. e Lambros D. Callimahos, Military Cryptanalytics, Part I, Volume 2, ISBN 0-89412-074-3

• mwaygFriedman, William F. e Lambros D. Callimahos, Military Cryptanalytics, Part II, Volume 1, ISBN 0-89412-075-1

• mway0Friedman, William F. e Lambros D. Callimahos, Military Cryptanalytics, Part II, Volume 2, ISBN 0-89412-076-X

• mwazqCanale laterale

• mwazyCrittografia

• mwazgCrittologia

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «crittanalisi»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla crittoanalisi

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• mwaaeCrittanalisi di base (documento in formato PDF del Dipartimento dell'Esercito americano)

• mwaamCrittanalisi in breve, su searchsecurity.techtarget.com.

• mwaauLa sfida del Cipher al Museo Nazionale dell'Elaborazione, su tnmoc.org. URL consultato il 30 aprile 2019 (archiviato dall'url originale il 17 novembre 2007).