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maturità 2020 tesina di informatica sulla macchina enigma riassuntivo ed efficace
Tipologia: Tesine di Maturità
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Con la parola crittografia si intende l’arte di scrivere messaggi segreti che possono essere letti esclusivamente da coloro a cui sono diretti. Le origini della crittografia sono molto antiche, l’esempio più noto è il cosiddetto “cifrario di Cesare”. Nel tempo essa è stata utilizzata principalmente da militari e diplomatici per l’invio di messaggi affidati a corrieri. I componenti di base per un buon sistema di crittografia sono: gli algoritmi e le chiavi di crittografia. La sicurezza del sistema, si ottiene con una buona combinazione dei due componenti. Infatti non dobbiamo accoppiare ad algoritmi sofisticati chiavi troppo semplici, altrimenti si rischia che il messaggio, può essere facilmente violabile. Tra le componenti basi del sistema di crittografia chiamato codice di Cesare: la chiave è un numero N compreso tra 1 e 25 l’algoritmo consiste nella sostituzione di ciascuna lettera con l’ennesima successiva Se io ad N do il valore =3, la lettera a corrisponderà alla lettera d, mentre la lettera b corrisponderà alla lettera e e così via, ma questo codice può venire facilmente forzato. Attualmente esistono due tecniche di crittografia che garantiscono efficacia e sicurezza e sono largamente utilizzate in internet, in particolare abbiamo LA CRITTOGRAFIA A CHIAVE PRIMARIA O SIMMETRICA La crittografia a chiave simmetrica, detta anche chiava privata o segreta, viene utilizzata una sola chiave, detta cifrario, sia per cifrare sia per decifrare i messaggi. La chiava è conosciuta solo dal mittente e dal destinatario. Questo tipo di crittografia, è nata negli ambienti militari, dove vi era un solo mittente che inviava il messaggio, in questo caso il comandante, ma questo messaggio, non era destinato ad una sola persona, ma a bensì più persone, i soldi, che ricevevano ordini e li eseguivano. LA CRITTOGRAFIA ASIMMETRICA Nella crittografia asimmetrica esiste una coppia di chiavi asimmetriche: una chiave diretta e una inversa, legata da una relazione matematica. In questo sistema di crittografia, è possibile utilizzare ciascuna chiave per decifrare o cifrare La chiava utilizzata per cifrare un testo non può essere utilizzata per decifrarlo, inoltre la complessità computazionale per ottenere la chiave pubblica dalla provata è polinomiale, mentre per ottenere la chiave privata da quella pubblica la complessità computazionale è esponenziale. Chiunque voglia trasmettere un messaggio deve munirsi della coppia di chiavi asimmettriche. Una delle chiavi deve essere resa pubblica, depositandola in un registro di chiavi pubbliche. Tale registro contiene una sola chiave, detta chiave pubblica e non offre nessuna informazione che consenta di ricostruire l’altra chiave della coppia detta chiave privata. Un esempio di di crittografia è la macchina enigma nata da un tentativo di commercializzazione poi fallito, fu ampiamente utilizzata dal servizio delle forze armate tedesche durante il periodo nazista. La macchina Enigma fu sviluppata da Arthur Scherbius in varie versioni. Dopo la scoperta da parte dei tedeschi del fatto che le comunicazioni navali della prima guerra mondiale erano state decriptate dalla Gran Bretagna anche tramite codici scoperti dopo l'affondamento di un incrociatore tedesco, il governo tedesco pensò che fosse arrivata l'ora di affidarsi a un sistema sicuro per criptare i propri messaggi importanti. Scherbius realizzò quindi una versione diversa dalla precedente, con i circuiti degli scambiatori modificati per impedire una decodifica dei messaggi nel caso che qualcuna delle macchine già in circolazione fosse caduta in mani nemiche. Diversi esemplari furono acquistati dalla Marina Militare tedesca nel 1926, poi nel 1929 il dispositivo venne acquisito dall'Esercito e da allora in poi praticamente da ogni organizzazione militare tedesca e dalla maggior parte della gerarchia nazista. Versioni di Enigma furono usate per quasi tutte le comunicazioni radio tedesche, spesso anche per quelle telegrafiche. Enigma cifrava e decifrava i messaggi in modo meccanico e con impulsi elettrici. Per decifrare una comunicazione codificata da Enigma era necessario disporre di un altro esemplare identico e impostato con gli stessi parametri, che venivano modificati ogni giorno. Una volta impostata la macchina, era sufficiente
scrivere il messaggio che si voleva trasmettere usando la tastiera e trascrivere le lettere che si illuminavano. Premendo per esempio sulla lettera "A", sul quadro di Enigma (sopra alla tastiera) si illuminava una lettera differente. Il ricevente, impostata la macchina allo stesso modo, doveva digitare la sequenza di lettere che aveva ricevuto per leggere, lettera per lettera sul quadro sopra la tastiera, la sequenza di lettere che si illuminavano e che erano il messaggio in chiaro. Che cosa doveva essere impostato? Innanzitutto i rotori. Questi trasmettevano gli impulsi elettrici inviati dalla tastiera alle lampadine indicanti la lettera cifrata (o decifrata) tramite un sistema di cavetti. Ogni macchina aveva in dotazione cinque rotori numerati, diversi tra loro, e solo tre di questi venivano utilizzati in ogni sessione, in ordini e posizioni diverse. Conoscere quali rotori usare e in quale ordine e posizione era il primo passaggio per l'impostazione della macchina. La combinazione di rotori e posizioni di partenza erano determinanti per la decodifica del messaggio. Ogni volta che veniva premuta una lettera il primo rotore a destra girava di uno scatto. Quando il primo rotore aveva fatto un giro intero (26 scatti, tanti quanti le lettere dell'alfabeto internazionale) era il turno del secondo rotore, che faceva a sua volta uno scatto. Dopo 26 scatti del secondo rotore, anche il terzo si spostava di una lettera. Il sistema di cavi all'interno del rotore: i cavetti deviavano gli impulsi elettrici da una lettera a un'altra. Passando attraverso i rotori, gli impulsi seguivano perciò un percorso determinato dalla configurazione della macchina che portava all'illuminazione della lettera finale sul quadro delle lampadine. Ogni rotore aveva 26 possibili posizioni di partenza: per decifrare un messaggio era dunque necessario conoscere la posizione di partenza dei tre rotori scelti per la macchina che aveva cifrato la comunicazione. Come facevano due macchine, la mittente e la destinataria, a essere allineate? Serviva una guida. La foto qui sopra mostra un documento originale della Luftwaffe: la guida che veniva consegnato mensilmente ai reparti dell'esercito. Ogni riga corrisponde alle impostazioni giornaliere della macchina: ogni giorno a mezzanotte infatti la codifica cambiava. Erano indicati i rotori da usare, in quale ordine e con quale impostazione di partenza, e la posizione dei ponticelli. Senza questa guida la decifrazione era impossibile.