Lezione 28Funzioni hash e crittografia asimmetrica

Data: mercoledì 30 aprile 2025 · Fonte: slide e laboratori del corso Internet, UniPD

Argomenti trattati

1. Crittografia: terminologia, testo in chiaro e cifrato, chiavi.
2. Funzioni hash: proprietà (resistenza alla preimmagine e alle collisioni), costruzione di Merkle-Damgård, usi.
3. Crittografia asimmetrica: coppia di chiavi pubblica e privata, certificati digitali e firma digitale.

Teoria

• Funzioni hash e crittografia simmetricaLa crittografia trasforma un messaggio in chiaro (plaintext) in un testo cifrato (ciphertext) con una chiave: C = E_ke(P), P = D_kd(C); può dare riservatezza, integrità e autenticazione. Attacchi: solo testo cifrato, testo in chiaro noto, testo in chiaro scelto, forza bruta. Funzione hash: mappa dati di qualsiasi lunghezza in un digest di lunghezza fissa; one-way (dato h è difficile trovare m con hash(m) = h) e resistente alle collisioni; famiglie MD (MD5 rotto per le collisioni nel 2004) e SHA (SHA-0 e SHA-1 rotti, SHA-2 il più usato, SHA-3); costruzione di Merkle-Damgård; usi: integrità e password. Crittografia simmetrica: stessa chiave segreta per cifrare e decifrare; Cesare (E_n(x) = x + n mod 26), Vigenère, Enigma; DES (blocchi da 64 bit, chiave da 56) e AES (blocchi da 128 bit, chiavi da 128, 192, 256); modi ECB (insicuro), CBC, CFB, OFB, CTR. Scambio della chiave con Diffie-Hellman: K = g^(xy) mod p. MAC e HMAC: autenticazione con chiave condivisa.Funzioni hash e crittografia simmetrica →
• Crittografia asimmetrica, RSA e TLSCrittografia asimmetrica (a chiave pubblica): chiave di cifratura pubblica v_B, chiave di decifratura privata s_B, matematicamente legate; C = E_vB(P), P = D_sB(C); dà riservatezza. I certificati digitali, emessi da una Certificate Authority e firmati con la sua chiave privata, legano un'identità a una chiave pubblica. Firma digitale: hash del messaggio cifrato con la chiave privata; garantisce autenticità, integrità e non ripudio. RSA: si scelgono due primi grandi p e q, N = pq, phi(N) = (p-1)(q-1), e coprimo con phi(N), d = e^(-1) mod phi(N); chiave pubblica (N, e), segreta (N, d); cifratura c = m^e mod N, decifratura m = c^d mod N con m < N (teorema di Eulero); sicura finché la fattorizzazione è difficile (N di almeno 2048 bit); il padding casuale (PKCS#1 v1.5: 00 02 [casuale] 00 [m]) difende da malleabilità e determinismo. La firma RSA è s = m^d mod N, verificata con s^e mod N. TLS (su TCP) autentica gli estremi con il certificato, cifra i dati con una chiave di sessione simmetrica e garantisce l'integrità con i MAC; da TLS 1.0 a 1.3 la chiave si ricava con Diffie-Hellman e l'handshake si accorcia. DTLS è la versione per UDP.Crittografia asimmetrica, RSA e TLS →
• Introduzione alla sicurezza delle retiUna minaccia è un evento o una sequenza di azioni che può violare uno o più obiettivi di sicurezza; la sua realizzazione è un attacco. Obiettivi: riservatezza, integrità, disponibilità, responsabilità (accountability), privacy. Minacce: intercettazione, analisi del traffico, falsificazione, mascheramento, ripudio, profilazione, fingerprinting, disturbo (jamming). Servizi (segretezza, protezione dell'integrità, autenticazione del messaggio e dell'entità, non ripudio, anonimizzazione, gestione delle chiavi, controllo degli accessi) e meccanismi (cifratura, firma digitale, rilevamento delle intrusioni, MAC, randomizzazione, accordo sulla chiave). Un protocollo di sicurezza di livello N protegge la PDU di livello N e superiori, non quelle sotto. Attacchi fisici, software e di rete; sniffing e spoofing alla base di DoS (esempio: Smurf con ICMP) e MITM (avvelenamento della cache ARP o DNS, ICMP redirect). Altri: sinkhole, wormhole, ping of death, DDoS con botnet.Introduzione alla sicurezza delle reti →

Esercizi

Nessun esercizio numerico: i comandi e gli esercizi del laboratorio sono nella nota di teoria.

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