Apresentando alguns conceitos básicos de criptografia través do exemplo das máquinas Enigma, amplamente utilizadas pela Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial. Palestra apresentada no Garoa Hacker Clube (http://garoa.net.br) em 30/Junho/2012. (3a versão)

1. Picture source: Wikimedia Commons
Explicando a Máquina
Enigma
Anchises M. G. de Paula
Garoa Hacker Clube; Verisign
@anchisesbr

2. Agenda
Criptografia
Simétrica
Cypher
Disks
Picture source: Wikimedia Commons

3. Enigma
Picture source: Wikimedia Commons

4. Criptografia e Segunda Guerra
Criptografia Criptografia
Clássica Moderna
Séc. XX
W W II

5. Introdução à criptografia
Κρσπτός (kriptós) = escondido,
oculto
OCULTAR A
+ ESCRITA
γράφω (grapho) = grafia

6. Criptografia Clássica
Antes dos computadores a criptografia consistia
de algorítmos baseados em manipulação de
letras (caracteres) e cálculo manual (ou
mecânico, utilizando algum instrumento
relativamente simples).
Os diversos algorítmos substituíam ou
transpunham alguns caracteres por outros. Os
melhores faziam as duas coisas muitas vezes

7. Criptografia Clássica
2 tipos principais de algorítmos clássicos:
Cifragem por Substituição
Cada caracter do texto original é substituído por
outro no texto cifrado.
Cifragem por Transposição
A ordem das letras
é modificada
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8. Substituição Simples
Cada caracter do texto original é substituído com
um caracter correspondente no texto cifrado.
Exemplo: a “Cifra de Cesar”
cada letra do texto original é substituído
pela letra 3 posições à direita no alfabeto
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

9. Cifra de César
Vamos utilizar a cifra de César:
Mensagem em claro: “estou testando cesar”
Visualizando,
E S T OU T E S T A N D O C E S A R
H
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

10. Cifra de César
Vamos utilizar a cifra de César:
Mensagem em claro: “estou testando cesar”
Visualizando,
E S T OU T E S T A N D O C E S A R
HV
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

11. Cifra de César
Vamos utilizar a cifra de César:
Mensagem em claro: “estou testando cesar”
Visualizando,
E S T OU T E S T A N D O C E S A R
HVW
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

12. Cifra de César
Vamos utilizar a cifra de César:
Mensagem em claro: “estou testando cesar”
Visualizando,
E S T OU T E S T A N D O C E S A R
H V WR X WH V WD Q G R F H V D U
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

13. Cypher Disk
Cypher Disk: Inventado por Leon Battista Alberti
em 1468 e usadas pelo Exército Americano na
Guerra Civil Americana.
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14. Cypher Disk

15. Cypher Disk

16. Cypher Disk

17. Cypher Disk

18. Cypher Disk

19. Substituição Polialfabética
São constituídas de múltiplas cifras de
substituiçào simples
Uma letra da mensagem original pode ser
associada a múltiplas letras, dependendo de uma
“chave”
Cada uma das chaves é utilizada para encriptar
uma letra específica do texto original.
Se existem 20 letras chave então cada vigésima
letra será encriptada com a mesma chave, isto é
chamado de período da cifra

20. Substituição Polialfabética
Exemplo clássico: A cifra Vigenère, publicada em
1586.
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21. Cifra de Vigenère
Para cada letra da
mensagem, utiliza-se uma
letra correspondente da
chave. Ex:
Chave: M U I T O
Deslocamento: 12 20 8 19 14
Mensagem: O U T R O
Msg. Cifrada: A O B K C
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22. Cifra de Vigenère
A chave é repetida continuamente até cobrir o
tamanho da mensagem
M U I T O M U I T O M U I
12 20 8 19 14 12 20 8 19 14 12 20 8
O U T R O P O R T O A L I
A O B K C B I Z M C M F Q

23. Cifragem por Rotação
Nos anos 20 vários dispositivos de encriptação
mecânica foram inventados
Muitos baseados no conceito de um rotor
uma roda mecânica preparada para realizar uma
substituição genérica

24. Cifragem por Rotação
Cada rotor é uma
permutação
arbitrária do
alfabeto.
Tem 26 posições e
realiza uma
substituição simples
Picture source: Wikimedia Commons

25. Cifragem por Rotação
Picture source: Wikimedia Commons

26. Cifragem por Rotação
1. anel dentado (uma ranhura)
2. ponto de marca do contato
"A"
3. círculo com alfabeto
4. contatos
5. fios elétricos
6. pinos
7. encaixe do eixo
8. hub
9. roda dentada móvel com os
dedos
10. ratchet
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27. Cifragem por Rotação
Picture source: Flickr user Duane
Wessels

28. Cifragem por Rotação
Uma máquina rotora tem um teclado e uma série
de rotores e implementa uma versão da cifra de
Vigenère.
A saída de um rotor pode ser ligada à entrada de
outro

29. Enigma
Em 1918, o inventor
alemão Arthur
Scherbius e seu
amigo Richard Ritter
criaram uma
máquina de
criptografia chamada
Enigma
Picture source: Wikimedia Commons

30. Enigma
As máquinas Enigma
foram amplamente
usadas pela Alemanha
durante a Segunda
Guerra Mundial
Picture source: Wikimedia Commons

31. Enigma
Fáceis de usar
Portáteis
Seguras
Picture source: Wikimedia Commons

32. Enigma
O segredo do Enigma eram seus rotores.

33. Enigma
Cada vez que se apertava uma tecla, o Enigma
mostrava qual seria a letra cifrada
correspondente

34. Enigma
Após cada tecla, os rotores mudavam de
posição, de modo que cada letra teria um
alfabeto diferente de substituição

35. Enigma
rotores
saída
teclado
Picture source: Wikimedia Commons

36. Enigma
O enigma ainda incluía o “refletor”, que fazia
com que o sinal de uma letra passasse duas
vezes pelos 3 rotores.
Com 3 rotores, temos 26X26X26 = 17576
posições iniciais, ou chaves.

37. Enigma
Além dos rotores, o
enigma ainda permitia
que letras fossem
trocadas, através de 6
cabos que poderiam ser
conectados a um painel
de plugues.
Com isso, além da troca
de posição entre os
rotores, atingiam-se Picture source: Wikimedia Commons
10.000.000.000.000.000
combinações!

38. Enigma Code Book
As configurações iniciais eram organizadas em
um “livro de código”
Picture source: Wikimedia Commons

39. Quebrando a Enigma
Polônia
UK:
Bletchley Park
Alan Turing
Picture source: Wikimedia Commons

40. Obrigado
Anchises M. G. de Paula
@anchisesbr