Breve storia della criptografia (quinta parte)

Quello che segue è un articolo, da me realizzato, pubblicato dalla EDIS - edizioni specializzate sulla loro rivista ESSECOME.

Breve storia della criptografia (quinta parte)

il 16° secolo
Il 16° secolo fu anche il periodo in cui iniziarono a prendere corpo i primi studi sistematici sui metodi da utilizzare per la decifrazione dei messaggi.

Giovanni Battista Porta Il napoletano Giovanni Battista Porta (1535-1615) all’età di soli 28 anni pubblicò il libro De Furtivis Literarum Notis che lo consegnò alla storia della criptografia.
Organizzato in quattro parti, illustra la criptografia secondo i metodi antichi, quella secondo i metodi moderni, la criptoanalisi e le caratteristiche linguistiche che aiutano nella criptoanalisi.
Nell’edizione del 1593 aggiunse addirittura una tavola sinottica che mostra, in forma di diagramma, i passi da seguire per effettuare la criptoanalisi.
La sua esperienza nella materia appare non solo teorica, ma, da alcune sue affermazioni, è facile dedurre che si occupò attivamente della decifrazione dei messaggi.
Ottenne notevoli risultati nell’analisi di messaggi (cifrati utilizzando il metodo polialfabetico), e fu ad un passo dallo scoprire un metodo generale per individuare la lunghezza della frase chiave (il merito di questa scoperta si deve a Friedrich Kasiski 200 anni dopo).
Da questa sua attività trasse l’esperienza necessaria per dare alcuni consigli, che ancor oggi risultano perfettamente validi: scegliere frasi chiave lunghe, ma prive di significato; nella scrittura del testo da cifrare, evitare di ripetere più volte lo stesso termine, ma far uso di sinonimi; inserire a bella posta parole scritte in maniera scorretta; cambiare spesso la frase chiave.
Ebbe l’intuizione di indicare, nella costruzione della tabula recta, l’uso di alfabeti non ordinati, ma poi, in nessuno dei suoi esempi, si ha traccia di tale pratica.

limiti sistemi polialfabetici Uno dei punti deboli dei sistemi polialfabetici, risiede nell’uso della frase chiave che indica, ad ogni passo della cifratura, l’alfabeto da utilizzare.
È chiaro che, maggiore è il numero di messaggi cifrati nello stesso modo che il criptanalista ha a disposizione, maggiori sono le possibilità che riesca ad individuare tale chiave.
L’ideale sarebbe avere una chiave che cambia ad ogni messaggio.

Giolamo Cardano Una prima proposta in questo senso viene da Girolamo Cardano (1501-1576) matematico e fisico milanese noto per la pubblicazione del primo libro sulla teoria della probabilità.
La sua idea è di usare la frase da cifrare come chiave di se stessa, ricominciando da capo ad ogni parola.
La cifratura vera e propria viene effettuata sommando le lettere.
Un esempio chiarisce facilmente il concetto:
Chiave : FRASE FR FRASEDA FRA FR FRASED FR FRASEDA
Testo in chiaro: FRASE DA CIFRARE CON IL METODO DI CARDANO Testo cifrato : LJBLJ JS IAGKFVF IGO OD SWUHIS JA ISSWFRP
Ma, mentre si deve far credito a Cardano di aver individuato un punto di miglioramento dei sistemi di crifratura, la sua soluzione è insoddisfacente per almeno due motivi.
Il primo è che, data una lettera nel testo cifrato non esiste una sola combinazione di lettere che la genera (nell’esempio precedente la lettera L del testo cifrato viene generata sia dalla somma delle prime due F, sia dalla somma delle due S).
Il secondo, e più grave, è che sia il criptoanalista che il destinatario si trovano nella stessa situazione, infatti, poiché non esiste una chiave di partenza nota al destinatario, ambedue hanno le stesse informazioni per procedere.

Blaise de Vigenère Dello stesso problema si occupò Blaise de Vigenère (1523-1596) che propose due metodi migliori, ma non privi di pecche.
In ambedue i casi esiste una chiave, formata da una sola lettera, che serve per cifrare la prima lettera del messaggio.
Le successive vengono cifrate con il messaggio stesso nel primo dei due metodi proposti, e con il messaggio cifrato nel secondo caso.
Quindi, al contrario del metodo proposto da Cardano, la chiave non ricomincia ad ogni parola.
Vediamo un esempio (realizzato utilizzando la tabula recta standard) in cui la prima lettera chiave è la V, e le successive sono il messaggio in chiaro.
Chiave : VDIVERS OMETOD OD ICHIAV ECONTINU
Testo in chiaro: DIVERSO METODO DI CHIAVE CONTINUA Testo cifrato : YLDZVJG AQXHRR RL KJPIVZ GQBGBVHU
Nell’esempio seguente, invece, la chiave iniziale è sempre la lettera V, ma per le successive lettere viene usato il testo cifrato.
Chiave : VYGBFWO COSLZC QT BDKSSN RTHUNVIC
Testo in chiaro: DIVERSO METODO DI CHIAVE CONTINUA Testo cifrato : YGBFWOC OSLZCQ TB DKSSNR THUNVICC
Il difetto più grave in ambedue i metodi proposti da Vigenère, consiste nel fatto che la vera chiave è costituita semplicemente da una lettera: quella che serve per avviare il processo di cifratura.
Quindi, conoscendo il metodo di cifratura applicato, non è molto laborioso tentare le 26 possibili combinazioni, verificando quale produce una frase ragionevole.

tabula recta modificata Il suo vero contributo alla criptografia si deve però ad una forma modificata di tabula recta.
Nella versione da lui proposta il quadrato di 26x26 lettere ha alla sua sinistra ed in cima le usuali 26 lettere, che però non sono poste in ordine alfabetico.
SJFQCOTLUVKHWGANPMXRIYBDZE
R ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ H BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA Z CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB . .......................... K ZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY
Con questa miglioria, diventa praticabile anche il sistema di chiave continua che abbiamo precedentemente visto.
Infatti il non facile compito del criptoanalista consiste nell’individuare la sequenza delle lettere negli alfabeti posti a sinistra ed in cima della tabula recta.

le chiffre indèchiffrable Purtroppo per Vigenère, il suo nome non è associato a questi due metodi, ma ad un sistema, neppure di sua realizzazione, molto meno sicuro.
Tale metodo si basa su una tabula recta normale, e su una parola chiave che viene ripetuta per tutto il messaggio da cifrare.
Chiave : PARIGI PAR IG IPARIGIP AR I GIP ARIGIPARIG Testo in chiaro: METODO NON DI VIGENERE MA A LUI ATTRIBUITO Testo cifrato : BEKWJW COE LO DXGVVKZT MR I RCX AKBXQQUZBU
Sorprendentemente, questo metodo fu considerato per lungo tempo di assoluta sicurezza, al punto da essere conosciuto con il nome di le chiffre indèchiffrable.
Tale fama, assolutamente ingiustificata, lo mantenne in uso fino alla prima guerra mondiale.

il 17° secolo e le Camere Nere Passiamo ora al 17° secolo, periodo in cui fiorirono in tutte le cancellerie d’Europa le cosiddette Camere Nere.
Con il nome di Cabinet Noir in Francia, Decyphering Branch in Inghilterra e Geheime Kabinets-Kanzlei in Austria, occupavano un certo numero di abilissimi esperti, il cui compito consisteva nell’aprire tutta la corrispondenza diplomatica e militare; copiare il contenuto delle lettere; richiudere gli originali, riapplicando i sigilli.
Ovviamente molta corrispondenza era cifrata e quindi, oltre ai traduttori, nelle Camere Nere operavano un certo numero di criptoanalisti.

Geheime Kabinets-Kanzlei La migliore Camera Nera era sicuramente quella viennese.
Il suo orario di lavoro prevedeva che alle 7 del mattino tutta la posta diretta alle ambasciate gli venisse consegnata.
Le lettere venivano immediatamente aperte, veniva annotata la posizione dei fogli, tradotte (se non in cifra) e le più importanti copiate.
Quindi venivano rimesse nelle loro buste, i sigilli erano ricostruiti e, per le 9:30, erano all’ufficio postale.
Alle 10 veniva ricevuta la posta diplomatica in transito per Vienna che, subita la stessa sorte, veniva riconsegnata all’ufficio postale per le 14.
Alle 11, invece, arrivava la posta intercettata dalla polizia ed alle 16 le lettere in partenza dalle ambasciate viennesi.
Per le 18:30 anche queste erano state trattate e restituite all’ufficio postale.
Quindi le copie, con le relative traduzioni e decifrature, venivano inviate alla corte, all’esercito, alla polizia, ecc.
Nei momenti di massimo lavoro, la Geheime Kabinets-Kanzlei arrivava a trattare anche 100 lettere al giorno.
L’importanza delle Camere Nere era ben compresa dai vari regnanti europei, e quindi il lavoro degli addetti, criptoanalisti inclusi, era ben pagato ed apprezzato in pieno.

la fine delle Camere Nere L’era delle Camere Nere ebbe termine solo verso la metà del 19° secolo, quando affermatasi la democrazia in Europa, l’opinione pubblica costrinse i governi ad interrompere la pratica dell’intercettazione della corrispondenza.
Nel 1844 il governo inglese chiuse il Deciphering Branch, mentre 4 anni dopo furono smantellati il Geheim Kabinets-Kanzlei e il Cabinet Noir.

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Ultimo aggiornamento effettuato il 08 - Jan - 1998

il 16° secolo	Il 16° secolo fu anche il periodo in cui iniziarono a prendere corpo i primi studi sistematici sui metodi da utilizzare per la decifrazione dei messaggi.
Giovanni Battista Porta	Il napoletano Giovanni Battista Porta (1535-1615) all’età di soli 28 anni pubblicò il libro De Furtivis Literarum Notis che lo consegnò alla storia della criptografia. Organizzato in quattro parti, illustra la criptografia secondo i metodi antichi, quella secondo i metodi moderni, la criptoanalisi e le caratteristiche linguistiche che aiutano nella criptoanalisi. Nell’edizione del 1593 aggiunse addirittura una tavola sinottica che mostra, in forma di diagramma, i passi da seguire per effettuare la criptoanalisi. La sua esperienza nella materia appare non solo teorica, ma, da alcune sue affermazioni, è facile dedurre che si occupò attivamente della decifrazione dei messaggi. Ottenne notevoli risultati nell’analisi di messaggi (cifrati utilizzando il metodo polialfabetico), e fu ad un passo dallo scoprire un metodo generale per individuare la lunghezza della frase chiave (il merito di questa scoperta si deve a Friedrich Kasiski 200 anni dopo). Da questa sua attività trasse l’esperienza necessaria per dare alcuni consigli, che ancor oggi risultano perfettamente validi: scegliere frasi chiave lunghe, ma prive di significato; nella scrittura del testo da cifrare, evitare di ripetere più volte lo stesso termine, ma far uso di sinonimi; inserire a bella posta parole scritte in maniera scorretta; cambiare spesso la frase chiave. Ebbe l’intuizione di indicare, nella costruzione della tabula recta, l’uso di alfabeti non ordinati, ma poi, in nessuno dei suoi esempi, si ha traccia di tale pratica.
limiti sistemi polialfabetici	Uno dei punti deboli dei sistemi polialfabetici, risiede nell’uso della frase chiave che indica, ad ogni passo della cifratura, l’alfabeto da utilizzare. È chiaro che, maggiore è il numero di messaggi cifrati nello stesso modo che il criptanalista ha a disposizione, maggiori sono le possibilità che riesca ad individuare tale chiave. L’ideale sarebbe avere una chiave che cambia ad ogni messaggio.
Giolamo Cardano	Una prima proposta in questo senso viene da Girolamo Cardano (1501-1576) matematico e fisico milanese noto per la pubblicazione del primo libro sulla teoria della probabilità. La sua idea è di usare la frase da cifrare come chiave di se stessa, ricominciando da capo ad ogni parola. La cifratura vera e propria viene effettuata sommando le lettere. Un esempio chiarisce facilmente il concetto: `Chiave : FRASE FR FRASEDA FRA FR FRASED FR FRASEDA` `Testo in chiaro: FRASE DA CIFRARE CON IL METODO DI CARDANO Testo cifrato : LJBLJ JS IAGKFVF IGO OD SWUHIS JA ISSWFRP` Ma, mentre si deve far credito a Cardano di aver individuato un punto di miglioramento dei sistemi di crifratura, la sua soluzione è insoddisfacente per almeno due motivi. Il primo è che, data una lettera nel testo cifrato non esiste una sola combinazione di lettere che la genera (nell’esempio precedente la lettera L del testo cifrato viene generata sia dalla somma delle prime due F, sia dalla somma delle due S). Il secondo, e più grave, è che sia il criptoanalista che il destinatario si trovano nella stessa situazione, infatti, poiché non esiste una chiave di partenza nota al destinatario, ambedue hanno le stesse informazioni per procedere.
Blaise de Vigenère	Dello stesso problema si occupò Blaise de Vigenère (1523-1596) che propose due metodi migliori, ma non privi di pecche. In ambedue i casi esiste una chiave, formata da una sola lettera, che serve per cifrare la prima lettera del messaggio. Le successive vengono cifrate con il messaggio stesso nel primo dei due metodi proposti, e con il messaggio cifrato nel secondo caso. Quindi, al contrario del metodo proposto da Cardano, la chiave non ricomincia ad ogni parola. Vediamo un esempio (realizzato utilizzando la tabula recta standard) in cui la prima lettera chiave è la V, e le successive sono il messaggio in chiaro. `Chiave : VDIVERS OMETOD OD ICHIAV ECONTINU` `Testo in chiaro: DIVERSO METODO DI CHIAVE CONTINUA Testo cifrato : YLDZVJG AQXHRR RL KJPIVZ GQBGBVHU` Nell’esempio seguente, invece, la chiave iniziale è sempre la lettera V, ma per le successive lettere viene usato il testo cifrato. `Chiave : VYGBFWO COSLZC QT BDKSSN RTHUNVIC` `Testo in chiaro: DIVERSO METODO DI CHIAVE CONTINUA Testo cifrato : YGBFWOC OSLZCQ TB DKSSNR THUNVICC` Il difetto più grave in ambedue i metodi proposti da Vigenère, consiste nel fatto che la vera chiave è costituita semplicemente da una lettera: quella che serve per avviare il processo di cifratura. Quindi, conoscendo il metodo di cifratura applicato, non è molto laborioso tentare le 26 possibili combinazioni, verificando quale produce una frase ragionevole.
tabula recta modificata	Il suo vero contributo alla criptografia si deve però ad una forma modificata di tabula recta. Nella versione da lui proposta il quadrato di 26x26 lettere ha alla sua sinistra ed in cima le usuali 26 lettere, che però non sono poste in ordine alfabetico. `SJFQCOTLUVKHWGANPMXRIYBDZE` `R ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ H BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA Z CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB . .......................... K ZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY` Con questa miglioria, diventa praticabile anche il sistema di chiave continua che abbiamo precedentemente visto. Infatti il non facile compito del criptoanalista consiste nell’individuare la sequenza delle lettere negli alfabeti posti a sinistra ed in cima della tabula recta.
le chiffre indèchiffrable	Purtroppo per Vigenère, il suo nome non è associato a questi due metodi, ma ad un sistema, neppure di sua realizzazione, molto meno sicuro. Tale metodo si basa su una tabula recta normale, e su una parola chiave che viene ripetuta per tutto il messaggio da cifrare. `Chiave : PARIGI PAR IG IPARIGIP AR I GIP ARIGIPARIG Testo in chiaro: METODO NON DI VIGENERE MA A LUI ATTRIBUITO Testo cifrato : BEKWJW COE LO DXGVVKZT MR I RCX AKBXQQUZBU` Sorprendentemente, questo metodo fu considerato per lungo tempo di assoluta sicurezza, al punto da essere conosciuto con il nome di le chiffre indèchiffrable. Tale fama, assolutamente ingiustificata, lo mantenne in uso fino alla prima guerra mondiale.
il 17° secolo e le Camere Nere	Passiamo ora al 17° secolo, periodo in cui fiorirono in tutte le cancellerie d’Europa le cosiddette Camere Nere. Con il nome di Cabinet Noir in Francia, Decyphering Branch in Inghilterra e Geheime Kabinets-Kanzlei in Austria, occupavano un certo numero di abilissimi esperti, il cui compito consisteva nell’aprire tutta la corrispondenza diplomatica e militare; copiare il contenuto delle lettere; richiudere gli originali, riapplicando i sigilli. Ovviamente molta corrispondenza era cifrata e quindi, oltre ai traduttori, nelle Camere Nere operavano un certo numero di criptoanalisti.
Geheime Kabinets-Kanzlei	La migliore Camera Nera era sicuramente quella viennese. Il suo orario di lavoro prevedeva che alle 7 del mattino tutta la posta diretta alle ambasciate gli venisse consegnata. Le lettere venivano immediatamente aperte, veniva annotata la posizione dei fogli, tradotte (se non in cifra) e le più importanti copiate. Quindi venivano rimesse nelle loro buste, i sigilli erano ricostruiti e, per le 9:30, erano all’ufficio postale. Alle 10 veniva ricevuta la posta diplomatica in transito per Vienna che, subita la stessa sorte, veniva riconsegnata all’ufficio postale per le 14. Alle 11, invece, arrivava la posta intercettata dalla polizia ed alle 16 le lettere in partenza dalle ambasciate viennesi. Per le 18:30 anche queste erano state trattate e restituite all’ufficio postale. Quindi le copie, con le relative traduzioni e decifrature, venivano inviate alla corte, all’esercito, alla polizia, ecc. Nei momenti di massimo lavoro, la Geheime Kabinets-Kanzlei arrivava a trattare anche 100 lettere al giorno. L’importanza delle Camere Nere era ben compresa dai vari regnanti europei, e quindi il lavoro degli addetti, criptoanalisti inclusi, era ben pagato ed apprezzato in pieno.
la fine delle Camere Nere	L’era delle Camere Nere ebbe termine solo verso la metà del 19° secolo, quando affermatasi la democrazia in Europa, l’opinione pubblica costrinse i governi ad interrompere la pratica dell’intercettazione della corrispondenza. Nel 1844 il governo inglese chiuse il Deciphering Branch, mentre 4 anni dopo furono smantellati il Geheim Kabinets-Kanzlei e il Cabinet Noir.