Università La Sapienza Dipartimento di Informatica Seminario: Enigma Machine Roma 03 Ottobre 2012

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1 Università La Sapienza Dipartimento di Informatica Seminario: Enigma Machine Roma 03 Ottobre 2012 Con la collaborazione di : La macchina cifrante Enigma fu impiegata dalla Germania nell ultimo conflitto mondiale. E la più famosa e conosciuta e fu ritenuta al tempo inviolabile. I segreti di Enigma furono però attaccati sin dal 1932 e successivamente, tramite il genio del matematico Alan Turing, furono studiate e realizzate macchine programmabili capaci di misurarsi con le evoluzioni di Enigma. Attraverso quei successi ed esperienze nasceva l era dei computer, della quale Alan Turing è stato uno degli iniziatori Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 1

2 Alcune osservazioni sul contesto della sicurezza Non solo algoritmi e chiavi, ma controllo dei contesti operativi Valutazione livello @rischio Supporto di protezione, ruolo delle convenzioni e standard, a favore/sfavore della protezione Destinazione e gestione delle informazioni da proteggere: uomo, macchina; macchine auto protette. Crittografia palese e @organizzazione,@auditing Simulazione delle emergenze/disaster, follow up delle procedure di reazione della macchina organizzativa Concetto di chiave: cifratura con dati, con metodi, entrambi, token a tempo appoggiati a informazioni pubbliche Requisiti cifratura:semplicità, velocità, versatilità, portatilità, sicurezza => cosa faresti in questo contesto se volessi aggirare la protezione. Consapevolezza dei limiti Distrazione Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 2

3 Analisi del corretto dimensionamento Audit Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 3

4 Organizzazione: analisi, procedure, follow up Autocritica e miglioramento Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 4

5 Senza un adeguata preventiva visione organizzativa, la gestione del Chi_Fa_Cosa può diventare un insieme di manovre talvolta improvvisate, in cui tutti si muovono intorno al problema, piuttosto che contro di esso e secondo un metodo. In un contesto di sicurezza tutto ciò assume particolare rilevanza e consenguente rischio; un appropriata mappa delle relazioni di processo è un buon sistema per individuare falle di metodo e minimizzare i percorsi. Di seguito un esempio semplificato di mappa, nella quale gli stakeholders riempiono la diagonale blu, mentre nelle altre celle sono riportati gli oggetti che vengono scambiati per produrre efficienza ed efficacia di servizio. Con questo tipo di rappresentazione emergono duplicazioni e carenze di relazione per ogni specifica funzione; dall esempio mancano, per semplicità, le situazioni di supporto per la mancanza temporanea o improvvisa di addetti o canali di scambio, che vanno altresì previste e rese gestibili secondo un metodo studiato in precedenza, nonché sulla base di simulazioni degli eventi avversi. Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 5

6 Per esigenze di costo industriale si scelse un microprocessore di profilo modesto, che impose un firmware tale che la decifratura non dovesse superare 10mS per Kbit. Lo studio delle precedenti considerazioni descritte consentì di tarare una cifratura veloce ed efficace, rafforzata dal legame temporale e tra server aziendale e utente remoto; espediente che è oggi utilizzato normalmente con i token di sicurezza a tempo. Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 6

7 La macchina Enigma fu prodotta in diverse versioni di complessità crescente. Il progetto ispirò diverse altre realizzazioni nel campo della crittografia. La versione a tre rotori, scelti tra cinque, offriva un numero di possibili corrispondenze pari a: 107,458,687,327,250,619,360,000 ossia con ordine di grandezza = 1.07 x => compatibile con una chiave lunga 77 bit La versione a quattro rotori, scelti tra otto, offriva un numero di possibili corrispondenze pari a: 31,291,969,749,695,380,357,632,000 ossia con ordine di grandezza = 3.13 x 1025 => compatibile con una chiave lunga 84 bit Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 7

8 La macchina Enigma utilizzava un cifrario per sostituzione polialfabetica, ispirato alla tavola di Vigenère, realizzando corrispondenza posizionale biunivoca tra testo chiaro e cifrato. La potenza di Enigma era principalmente affidata all elevato numero di possibili corrispondenze, ma per essere pratica e versatile sul territorio la macchina non poteva rinunziare alla semplicità di utilizzo, né ha potuto fare a meno di appoggiarsi a due standard di riferimento, universalmente noti: La lingua e linguaggio militare L alfabeto internazionale MORSE Nonostante ciò la sua inviolabilità era elevatissima. Il rischio di effrazione poteva però dipendere da un solo fattore, che si dimostrò infatti fatale: UN IMPERFETTO PROTOCOLLO DI UTILIZZO E DI VERIFICA DEL RISCHIO (MATERIA DEL MODERNO AUDIT) Marian Rejewski Matematico polacco, fu chiamato sin dal 1932 a studiare la cifratura di Enigma. un aforisma di Charles Darwin rende l idea del compito assegnatogli: Un cieco in una stanza buia che deve scovare un gatto nero, che non c è! In soli tre mesi Rejewski ed il suo gruppo riuscì a concepire e realizzare un sistema di decrittazione della prima macchina a tre rotori. Ciò fu possibile per un errore di protocollo da parte dei tedeschi; lo spionaggio riportò che all inizio di ogni messaggio inizialmente cifrato con la chiave giornaliera, veniva inserita la chiave dinamica da utilizzare nel successivo corpo del messaggio. L errore fu di far ripetere per due volte consecutive la chiave dinamica, decisione presa da chi poco o niente sapeva di permutazioni. Questo fu l appiglio che permise a Rejewsky di costruire un algoritmo per scoprire alcune informazioni di partenza, utilizzate per un successivo calcolo iterativo. Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 8

9 La Polonia era cosciente che la Germania, alla prima favorevole occasione, avrebbe tentato di riconquistare i territori persi dopo la IGM, soprattutto lo sbocco al mare di Danzica. In previsione di una possibile invasione germanica, lo studio e la cattura dei segreti di Enigma furono per i polacchi di vitale importanza strategica. I timori si rivelarono giustificati; nel 1938, a ridosso dell invasione della Polonia, Enigma fu dotato di cinque rotori tra i quali scegliere i tre da inserire nella macchina, fu inoltre aggiunto un sistema per incrociare ulteriormente i fili dei pulsanti dei caratteri. Questo espediente vanificò il lavoro svolto, ma solo in termini di risultati, poiché l analisi di Enigma fatta da Rejewsky fu comunque di supporto per quella fase successiva che si sviluppò a Betcheley Park con mezzi più potenti, ma soprattutto per la scesa in campo di : Alan Turing Alan Turing partì dal basso, dal mattone generatore ossia dalla macchina universale che prende il suo nome. Rilevò il lavoro di Rejewsky e il suo ciclometro, che potenziò costruendo Bomba, la macchina che riuscì a battere Enigma a 4 rotori. Ma la sfida maggiore fu quella di battere la telescrivente Lorenz SZ42, questa utilizzava ben 12 rotori con pioli disposti in posizione casuale. La decrittazione si rivelò possibile ma poteva durare anche quattro giorni. Fu allora concepito e realizzato Colossus uno dei primi grandi elaboratori della storia, che risolse il problema. Telescrivente Lorentz Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 9

10 Ricostruzione del computer Bomba Colossus foto originale Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 10

11 Gli inglesi si impadronirono di alcuni esemplari di Enigma Il 12 Maggio 1941, a largo della Groenlandia, il sommergibile tedesco U-boot 110 fu attaccato e reso inerme dal cacciatorpediniere britannico H91. L equipaggio tedesco si mise in salvo attivando le cariche di autoaffondamento, ma queste non funzionarono. Gli inglesi allora abbordarono il sommergibile, trovando la macchina Enigma intatta con i cifrari e i rotori di codifica; dopo pochi giorni il tutto era a Bletchley Park. Nel mese successivo altre due macchine Enigma furono prelevate da due navi meteorologiche tedesche. Il bilancio della guerra in mare in breve cambiò, facendo insorgere all ammiraglio Doenitz sospetti sulle comunicazioni; fu allora deciso di aggiungere ad Enigma un quarto rotore, nonché a sostituire integralmente i cifrari, ma Alan Turing seppe riguadagnare terreno. Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 11

12 Diversi altri episodi bellici furono condizionati dalla capacità di leggere i messaggi cifrati con Enigma, in un teatro dove ciò che furono disastri per un fronte avrebbero potuto esserlo per l altro; un teatro dove anche le intuizioni matematiche e i cervelli che le produssero fecero la loro parte al fianco degli strumenti di distruzione. Di tutte le conseguenze prodotte ricordiamo quella del Sommergibile Italiano Scirè, i cui messaggi furono decrittati per poi essere atteso e affondato in un imboscata, nella baia di Haifa, il 10 agosto Nell immagine una parte dello scafo recuperato ad Haifa da parte della Marina Militare negli anni posteriori al conflitto; furono inoltre trovati e riportati in Italia i resti di buona parte dell Equipaggio. Il cimelio è conservato a Roma nel museo delle bandiere del Vittoriano. Una descrizione riassuntiva ma completa dell evento e del recupero dei cimeli dello Scirè, può essere letta nella seconda parte dell articolo pubblicato nel 2008 sulla testata web Pagine di Difesa : ---ooo--- Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 12

13 Alcuni link con contenuti correlati agli argomenti trattati click => La storia del computer /ENIGMA, ENIAC & CO RACCONTANO Relatori del seminario Francesco Cremona Bruno Grassi Dario Guerrini Enigma Machine - Roma La Sapienza 03 Ottobre 2012 Pagina 13