1. No category

MÓDULO II.
INGENIERÍA CRIPTOGRÁFICA
Curso de Seguridad de la Información
2013
Ing. Felipe Andrés Corredor. Esp. M.Sc
Tel: (8)6616800 Ext. 124 Fax: (8)6616800 Ext. 141
[email protected] - [email protected]
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
 CRIPTOGRAFIA
(Del gr. κρσπτός, oculto, y -grafía). Arte de escribir con clave secreta o
de un modo enigmático.
Real Academia Española © Todos los derechos reservados
-> La seguridad de un sistema criptográfico reside en la robustez del
algoritmo y en la adecuada custodia de la clave para que sólo sea
conocida por las personas autorizadas para ello.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 INGENIERÍA CRIPTOGRÁFICA
Conceptos
Criptografía (Cryptography)
Criptoanálisis (cryptoanalysis)
Criptología
Mensaje (plaintext, cleartext)
Cifrado, cifrar (encipherment, encipher)
Algoritmo criptográfico
Criptosistema
Encriptado, encriptar (encryption, encrypt)
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 INGENIERIA CRIPTOGRÁFICA
Conceptos
.
Esquema genérico de un sistema criptográfico
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 SECRETO PERFECTO
Dado un criptograma, el sistema sería vulnerable si un criptoanalista es
capaz de averiguar el mensaje en claro, o la clave. Shannon se apoyó en el
hecho de que la recepción de un criptograma aporta al criptoanalista ciertas
informaciones probabilísticas acerca del mensaje en claro del que procede.
Un criptosistema es considerado de secreto perfecto si el conocimiento del
mensaje cifrado c no aporta al criptoanalista información alguna acerca del
mensaje en claro m.
Ej. Dado un mi de 34 símbolos “El parcial de Telecom 3 esta fácil”, se cifra
con un algoritmo y una clave que genera un Cj del mismo tamaño que mi .
Si Cj fuese de secreto perfecto, el haberlo recibido sitúa al criptoanalista en
tal situación que la probabilidad de que mi sea exactamente igual que la de
cualquier otra combinación de 34 símbolos.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 INGENIERÍA CRIPTOGRÁFICA
La Criptografía ha estado ligada al mundo de la guerra y de la diplomacia.
Criptografía clásica
“las claves y el algoritmo son secretos. “
Criptografía moderna
Asienta sus bases teóricas en siglo XIX, pero su verdadera aparición hay
que situarla en la década de los setenta del pasado siglo, cuando
aparecen algoritmos disponibles para usos civiles implementables
mediante un programa de computador.
“El algoritmo de cifrado debe ser de conocimiento público, y sólo la clave
debe permanecer secreta. La seguridad del sistema reside en la robustez
del algoritmo y en la adecuada custodia de la clave ”
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 TEORIA DE LA INFORMACIÓN
A Mathematical Theory of Communication
1948 Claude Shannon
Communication Theory of Secrecy Systems
1949 Claude Shannon
Disquisitiones Arithmeticae.
1801 Carl Friedrich Gauss
Logaritmo Discreto
.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 TEORIA DE LA INFORMACIÓN
Cantidad de inf. de un Estado mi
INFORMACIÓN E INCERTIDUMBRE
Antes del suceso, la probabilidad de su
ocurrencia,
es
una
medida
de
la
incertidumbre sobre la posibilidad de que
este ocurra
La entropía representa el número medio de
bits necesarios para representar todos sus
estados mediante dígitos binarios.
Si
los
n
estados
posibles
equiprobables, entonces la entropía:
son
bc → bc -l = Calculadora GNU.
Shift+ctrl+u : 5e
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 CONJUNTOS FINITOS
Operar sobre un conjunto finito de elementos con los que
puedan realizarse las operaciones de suma y multiplicación, de
tal modo que el resultado de cualquier operación fuese un
elemento perteneciente a ese mismo conjunto finito de
números.
La relación de congruencia módulo n divide el conjunto infinito
de números enteros en n clases de equivalencia, cada una de
las cuales está «representada» por uno de los restos. La
reducción módulo n supone un homomorfismo del anillo de los
enteros al anillo de los enteros módulo n, constituido por un
número finito de elementos.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 ARITMÉTICA MODULAR
El conjunto de números que forman los
restos
dentro de un cuerpo Zn será muy
importante en criptografía.
a y b se encuentran en la misma "clase de congruencia"
módulo n, si ambos dejan el mismo resto al dividirlo
por n, o, equivalentemente, si a − b es un múltiplo de n.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Ej. Aritmética Modular
El conjunto de números que forman los restos dentro de un campo Z15.
a y b se encuentran en la misma "clase de congruencia" módulo n, si ambos dejan el
mismo resto al dividirlo por n, o, equivalentemente, si a − b es un múltiplo de n.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Calculo de Inversos (mod n)
La función φ, indicadora de Euler. Si n es un número entero positivo,
entonces φ(n) se define como el número de enteros positivos menores o
iguales a n y primos relativos con n.
Si p y q son primos y n=p*q, entonces
Teorema de Euler
Para todo par de enteros a, n tal que mcd(a, n) = 1, se cumple:
Ej. Calcular
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Tabla Teorema Eular
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Logaritmos Discretos
El problema de hallar y es irresoluble computacionalmente
Diffie-Hellman / El Gamal
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Técnicas de sustitución: Los caracteres o letras del mensaje en
claro se modifican o sustituyen por otros elementos o letras en la
cifra. El criptograma tendrá entonces caracteres distintos a los
que tenía el mensaje en claro.
Técnicas de transposición: los caracteres o letras del mensaje en
claro se redistribuyen sin modificarlos y según unas reglas,
dentro del criptograma. El criptograma tendrá entonces los
mismos caracteres del mensaje en claro pero con una
distribución o localización diferente.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Escítala
Al desenrollar la cinta,
las letras aparecerán
desordenadas.
La clave del sistema se
encuentra en ...
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Polybios
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
F
L
Q
V
B
G
M
R
W
C
H
N
S
X
D
IJ
O
T
Y
E
K
P
U
Z
M1 = QUÉ BUENA IDEA
C1 = DA DE AE AB DE AE
CC AA BD AD AE EA
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
A
F
L
Q
V
B
G
M
R
W
C
H
N
S
X
D
IJ
O
T
Y
E
K
P
U
Z
M2 = LA DEL GRIEGO
C2 = 31 11 14 15 31 22
42 24 15 22 34
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
César
SRYVCR
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Vigenère
Sea K = CIFRA y el mensaje M = HOLA AMIGOS
M = H O L A A M I G O S
K = C I F R A C I F R A
de un alfabeto: la
C = J W P R A Ñ P L G Más
S
letra O se cifra de forma
P
!=
P
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
distinta.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Tabla de Vigenère
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
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
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
V
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
W
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
X
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
Y
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Z
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
Ñ
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Vernam – Aprovecha la involución de XOR.
Clave K
Algoritmo
Determinístico
Clave K
secuencia cifrante
S
MENSAJE M

C
Criptograma
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.

S
Algoritmo
Determinístico
M MENSAJE
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Vernam – Código Baudot
Código Binario
00000
00001
00010
00011
00100
00101
00110
00111
01000
01001
01010
01011
01100
01101
01110
01111
Carácter
Código Binario
Blanco
E
=
A
Espacio
S
I
U
<
D
R
J
N
F
C
K
10000
10001
10010
10011
10100
10101
10110
10111
11000
11001
11010
11011
11100
11101
11110
11111
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Carácter
T
Z
L
W
H
Y
P
Q
O
B
G

M
X
V

Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Vernam – Código Baudot
Usando el código Baudot se pide cifrar:
M = BYTES
K = VERNAM
Solución:
=
=
=
=
=
C=
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Clásica
Vernam – Código Baudot
Usando el código Baudot se pide cifrar:
M = BYTES
K = VERNAM
Solución:
BV = 1100111110 = 00111 = U
YE = 1010100001 = 10100 = H
TR = 1000001010 = 11010 = G
EN = 0000101100 = 01101 = F
SA = 0010100011 = 00110 = I
C = UHGFI
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Clasificación de Frecuencias de Caracteres del Alfabeto
Modulo 27
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Esteganografía
Esteganografía “clásica”:
* Se desconoce el canal
* encubierto.
Esteganografía moderna:
El canal encubierto es Digital
* Archivo de texto (inc. páginas web, código fuente, etc.)
* Audio digital
* Imágenes y vídeo digitales
* Archivos ejecutables
* Protocolos de comunicaciones
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
cat archivo.rar >> imagen.jpg
“c://Archivos de programa/winrar/winrar.exe” x imagen.jpg
/usr/local/bin/rar x /backup/datos.rar /misdatos
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Principios de Kerckhoffs
JOURNAL DES SCIENCES MILITAIRES.
Janvier 1883.
1. Si el sistema no es teóricamente irrompible, al
menos debe serlo en la práctica.
2. La efectividad del sistema no debe depender de
que su diseño permanezca en secreto.
3. La clave debe ser fácilmente memorizable de
manera que no haya que recurrir a notas
escritas.
4. Los criptogramas deberán dar resultados
alfanuméricos.
5. El sistema debe ser operable por una única
persona.
6. El sistema debe ser fácil de utilizar.
Dr. Auguste Kerckhoffs
http://www.petitcolas.net/fabien/kerckhoffs/
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptografía Simetrica
La clave de cifrado y la
usada para el descifrado
son la misma
Se apoyan en operaciones lógicas o algebraicas muy simples
 Imprescindibles para proporcionar servicios de confidencialidad
en aplicaciones telematicas de alta velocidad.
 El
número
de
claves
necesarias
para
proporcionar
confidencialidad en un entorno, donde participen un número
considerable de entidades comunicantes, es elevado.
 La mayor vulnerabilidad de estos criptosistemas hace necesaria la
renovacion periódica de las claves y hace impracticable una
adecuada politica de distribución y renovación de claves.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Procesos de Cifrado
Existen dos tipos básicos de cifradores, diferenciados en
cuanto a como dividir el mensaje en claro para abordar la
tarea de transformación.
Procedimiento de cifrado en flujo.
Procedimiento de cifrado en bloque.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptosistemas de Clave Secreta
.
.
Esquema de la criptografía simétrica
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Cifradores de Flujo
Vernam -> 
.
.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Implementación (pseudoaleatorios) en JAVA
API colt -> http://acs.lbl.gov/~hoschek/colt/api/cern/jet/random/package-summary.html
Beta
Beta distribution; math definition and animated definition.
Binomial
Binomial distribution; See the math definition and animated definition.
BreitWigner
BreitWigner (aka Lorentz) distribution; See the math definition.
Exponential
Exponential Distribution (aka Negative Exponential Distribution); See the math definition animated
definition.
Gamma
Gamma distribution; math definition, definition of gamma function and animated definition.
Hyperbolic
Hyperbolic distribution.
HyperGeometric
HyperGeometric distribution; See the math definition The hypergeometric distribution with
parameters N, n and s is the probability distribution of the random variable X, whose value is the
number of successes in a sample of n items from a population of size N that has s 'success' items
and N - s 'failure' items.
Logarithmic
Logarithmic distribution.
NegativeBinomial
Negative Binomial distribution; See the math definition.
Normal
Normal (aka Gaussian) distribution; See the math definition and animated definition.
Poisson
Poisson distribution (quick); See the math definition and animated definition.
StudentT
StudentT distribution (aka T-distribution); See the math definition and animated definition.
Uniform
Uniform distribution; Math definition and animated definition.
VonMises
Von Mises distribution.
Zeta
Zeta distribution.
 Algoritmos de Cirfrado de Flujo
•El emisor usa una semilla secreta y un algoritmo determinista
(generador pseudoaleatorio) para generar una secuencia binaria.
•Con la secuencia generada y el texto en claro expresado en binario
se realiza  bit a bit.
•Realizando la misma operación con el texto cifrado y la misma
secuencia pseudoaleatoria se recupera el texto en claro.
PRINCIPALES ALGORITMOS
VERNAM
A5 -> “oscuro”:
http://www.scard.org/gsm/a51.html (site outside North
America)‫‏‬
E0 -> 8 a 128 bits y 
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Algoritmos de Cirfrado de Bloque
El mensaje en claro se divide en bloques y se aplica el
algoritmo sobre cada uno de forma independiente con la
misma clave de manera que:
•El cifrado de cada símbolo depende de los demás símbolos del
mismo bloque
•Para descifrar una parte no es preciso descifrar el mensaje completo
MODOS DE OPERACIÓN
ECB
CBC
CFB
OFB
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 ALGORITMOS DE CIFRADO DE BLOQUE
MODOS DE OPERACIÓN
ECB
Electronic Code Book
CBC
Cipher Block Chaining.
Ing. Felipe Andrés Corredor. Msc(c)
Facultad de en
Ciencias
Básicas
e Ingeniería. [email protected] Felipe Andrés Corredor. Msc.
Especialización
Ingeniería
de Software.
[email protected]
37
Universidad
de Llanos.
los Llanos.
[email protected]
Universidad
de los
 Algoritmos de Cirfrado de Bloque
MODOS DE OPERACIÓN
CFB - Cipher Feedback. - Realimentación …
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Algoritmos de Cirfrado de Bloque
MODOS DE OPERACIÓN
OFB -
Output Feedback.
 Cifrado Tipo Feistel
REDES DE FEISTEL
“permite que el proceso de
cifrado y descifrado sea el
mismo.”
Horst Feistel: trabajador de la
IBM e inventor del cifrado en
bloque LUCIFER a comienzos
de los años 70, que fue
utilizado por el Reino Unido.
En 1974 se propone a la NSA
como estándar y en ese año
dará origen al escogido como
estándar, DES.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Esquema DES
Fuente: http://www.itl.nist.gov/fipspubs/fip46-2.htm
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
La primera etapa es una
transposición,
una
permutación inicial (IP)
del texto plano de 64 bits,
independientemente de
la clave. La última etapa
es otra transposición (IP1),
exactamente la
inversa de la primera. La
penúltima
etapa
intercambia los 32 bits de
la izquierda y los 32 de la
derecha. Las 16 etapas
restantes son una Red de
Feistel de 16 rondas.
 DES
La función f de la red de
Feistel se compone de
una
permutación
de
expansión
(E),
que
convierte
el
bloque
correspondiente de 32
bits en uno de 48.
Después realiza una orexclusiva con el valor Ki,
también de 48 bits, aplica
ocho S-Cajas de 6*4 bits,
y efectúa una nueva
permutación (P).
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
En cada una de las
16 iteraciones se
emplea un valor, Ki,
obtenido a partir de
la clave de 56 bits y
distinto
en
cada
iteración
 DES
(I) Encriptación:
1.- Procesar la clave.
1.1.- Solicitar una clave de 64 bits al usuario.
1.2.- Calcular las subclaves.
1.2.1.- Realizar permutación en la clave de 64 bits reduciéndose a
56 bits
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
1.2.2.- Dividir la clave permutada en dos mitades de 28 bits cada
una. C(0) el bloque que contiene los 28 bits de mayor peso y D(0) los
28 bits restantes.
1.2.3.- Calcular las 16 subclaves
1.2.3.1.- Rotar a la izquierda C(i-1) y D(i-1) para obtener C(i) y D(i),
respectivamente.
1.2.3.2.- Concatenar C(i) y D(i) y permutar como se indica a
continuación. Así se obtiene K(i), que tiene una longitud de 48 bits.
1.2.3.3.- Ir a 1.2.3.1. hasta
obtener K(16).
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
2.- Procesar el bloque de datos de
64 bits.
2.1.- Obtener un bloque de datos de
64 bits. Si el bloque contiene menos
de 64 bits debe ser completado
para poder continuar con el
siguiente paso.
2.2.- Realizar la siguiente
permutación del bloque:
2.3.- Dividir el bloque resultante en
dos mitades de 32 bits cada una.
L(0) el bloque que contiene los 32 bits
de mayor peso y R(0) el resto.
2.4.- Aplicar las 16 subclaves obtenidas
en el paso 1
2.4.1.- E(R(i)). Expandir R(i) de 32 a
48 bits de acuerdo con la tabla:
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
2.4.2.- E(R(i-1)) Xor K(i). Or-exclusiva del resultado del paso 2.4.1. con K(i)
2.4.3.- B(1), B(2),..., B(8). Partir E(R(i-1)) Xor K(i) en ocho bloques de seis bits. B(1)
representa a los bits 1-6, B(2) representa a los bits 7-12,..., B(8) representa a los bits
43-48.
2.4.4.- S(1)(B(1)), S(2)(B(2)),..., S(8)(B(8)). Sustituir todos los B(j) por los valores
correspondientes de las S-Cajas o tablas de sustitución (Substitution Boxes, SBoxes) de 6*4 bits. Todos los valores de las S-Cajas se consideran de 4 bits de
longitud.
2.4.4.1.- Tomar los bits 1º y 6º de B(j) y formar un número de 2 bits que llamaremos
m. Este valor nos indicará la fila en la tabla de sustitución correspondiente S(j). m=0
representa la 1ª fila y m=3 la última.
2.4.4.2.- Con los bits 2º a 5º de B(j) formar otro número, n, de cuatro bits que indicará
la columna de S(j) en la que buscar el valor de sustitución.
2.4.4.3.- Reemplazar B(j) con S(j)(m,n), m fila y n columna
2.4.4.4.- Ejemplo. Sea B(3)=42 -> B(3)=101010.
Buscaremos el nuevo valor de B(3) en S(3). Fila m y columna n, m=10, n=0101, y en
decimal m=2 y n=5. Por tanto, B(3) será S(3)(2,5)=15
2.4.4.5.- Volver a 2.4.4.1. hasta que todos los bloques B(j) hayan sido reemplazados
por el valor de S(j) adecuado.
 DES
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
2.4.5.- P[S(1)(B(1))... S(2)(B(8))]. Concatenar los bloques
B(1) a B(8) y permutar los 32 bits (cuatro bits cada B(j)) en
función de esta tabla:
2.4.6.- R(i). Realizar una orexclusiva entre el valor resultante
y L(i-1). Este valor será R(i). Por
tanto, R(i)=L(i-1) Xor
P[S(1)(B(1))... S(2)(B(8))]
2.4.7.- L(i). L(i)=R(i-1)
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 DES
2.4.8.- Repetir desde 2.4.1. hasta que se hayan aplicado las
16 subclaves.
2.5.- Hacer la siguiente permutación del bloque R(16)L(16).
Obsérvese que esta vez R(16) precede a L(16)
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Algoritmos de Cifrado de Bloque
PRINCIPALES ALGORITMOS
DES
FEAL
TEA
KHUFU
RC2 – RC4 – RC5
KHAFRE
IDEA
LOKI
AES - RIJNDAEL
GOST
TWOFISH
CAST
SERPENT
SKIPJACK
BLOWFISH
SHARK
MARS
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Actividad Independiente (entregar)
Aspecto\Algoritmo
AES
TWOFIS
H
SERPENT
…
TEA
Sigla
Autor
Fecha de creacion
Tamaño de bloque
Tamaño de llave (Mín. y Máx.)‫‏‬
Usos/Aplicaciones/protocolos
Técnica (Sustitucion – Permutacion - Feistel)‫‏‬
Seleccionar 5 algoritmos (Diferentes a DES) y completar la tabla!
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 CIFRADO BLOQUE - SOPORTE PHP
int 
mcrypt_cbc
( int $cipher , string $key , string $data , int $mode [, string $iv ] )
.
METODOS
mcrypt_cbc()
mcrypt_cfb()
mcrypt_ecb()
mcrypt_ofb().
mcrypt_create_iv()
MCRYPT_3DES
MCRYPT_ARCFOUR_IV
MCRYPT_ARCFOUR
MCRYPT_BLOWFISH
MCRYPT_CAST_128
MCRYPT_CAST_256
MCRYPT_CRYPT
MCRYPT_DES
MCRYPT_DES_COMPAT
MCRYPT_ENIGMA
MCRYPT_GOST
MCRYPT_IDEA
MCRYPT_LOKI97
MCRYPT_MARS
MCRYPT_PANAMA
MCRYPT_RIJNDAEL_128
MCRYPT_RIJNDAEL_192
MCRYPT_RIJNDAEL_256
MCRYPT_RC2
MCRYPT_RC4
MCRYPT_RC6
MCRYPT_RC6_128
MCRYPT_RC6_192
MCRYPT_RC6_256
MCRYPT_SAFER64
MCRYPT_SAFER128
MCRYPT_SAFERPLUS
MCRYPT_SERPENT
MCRYPT_SERPENT_128
MCRYPT_SERPENT_192
MCRYPT_SERPENT_256
MCRYPT_SKIPJACK
MCRYPT_TEAN
MCRYPT_THREEWAY
MCRYPT_TRIPLEDES
MCRYPT_TWOFISH
MCRYPT_TWOFISH128
MCRYPT_TWOFISH192
MCRYPT_TWOFISH256
MCRYPT_WAKE
MCRYPT_XTEA
Ing. Felipe Andrés Corredor. Msc(c)
Facultad de en
Ciencias
Básicas
e Ingeniería. [email protected] Felipe Andrés Corredor. Msc.
Especialización
Ingeniería
de Software.
[email protected]
54
Universidad
de Llanos.
los Llanos.
[email protected]
Universidad
de los
 CIFRADO BLOQUE - SOPORTE JAVA
Cipher cifrador = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding","BC");
PAQUETES
java.security.*;
java.security.spec.*;
javax.crypto.*;
MÉTODOS
cifrador.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,keyspec,ivspec);
cifrador.init(Cipher.DECRYPT_MODE,keyspec,ivspec);
Security.addProvider
SecretKeySpec
IvParameterSpec
Ing. Felipe Andrés Corredor. Msc(c)
Facultad de en
Ciencias
Básicas
e Ingeniería. [email protected] Felipe Andrés Corredor. Msc.
Especialización
Ingeniería
de Software.
[email protected]
55
Universidad
de Llanos.
los Llanos.
[email protected]
Universidad
de los
 ALGORITMOS DE RESÚMEN
CARACTERÍSTICAS
Todos los números resumen generados
con un mismo método tienen el mismo
tamaño.
APLICACIONES
 Integridad de mensaje
Firmas digitales
 Es fácil y rápido calcular el resumen.
Códigos de autenticación de mensaje
 Es imposible reconstruir el mensaje a
partir del resumen.
 Verificación de contraseñas
 Es “imposible” que dos textos base
Generación
aleatorios
de
números
seudo-
diferentes tengan el mismo resumen.
Ing. Felipe Andrés Corredor. Msc(c)
Facultad de en
Ciencias
Básicas
e Ingeniería. [email protected] Felipe Andrés Corredor. Msc.
Especialización
Ingeniería
de Software.
[email protected]
56
Universidad
de Llanos.
los Llanos.
[email protected]
Universidad
de los
 ALGORITMOS DE RESUMEN
PRINCIPALES ALGORITMOS
MD2
MD5 (128 bits)‫‏‬
SHA-1 (160)‫‏‬
SHA-256
SHA-384
SHA-512
RIPEMD-160
Ing. Felipe Andrés Corredor. Msc(c)
Facultad de en
Ciencias
Básicas
e Ingeniería. [email protected] Felipe Andrés Corredor. Msc.
Especialización
Ingeniería
de Software.
[email protected]
57
Universidad
de Llanos.
los Llanos.
[email protected]
Universidad
de los
 IMPLEMENTACION JAVA
MD5 (128 bits) - http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt
import java.security.MessageDigest;
String mensaje=“Felipe Andrés Corredor”;
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
md.reset();
byte[] b = md.digest(mensaje.getBytes());
Felipe Andres Corredor cifrado
Seguridad Informatica Unillanos
123
: 23a15551f3d7c756c5fa60ad2b384b51
: 65faabd5a7c42829f7715f0dc2cc1885
: 202cb962ac59075b964b07152d234b70
: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
Ing. Felipe Andrés Corredor. Msc(c)
Facultad de en
Ciencias
Básicas
e Ingeniería. [email protected] Felipe Andrés Corredor. Msc.
Especialización
Ingeniería
de Software.
[email protected]
58
Universidad
de Llanos.
los Llanos.
[email protected]
Universidad
de los
 Criptosistemas de Clave Publica
Se parte del supuesto de que es computacionalmente impracticable
deducir el valor de la clave privada a partir del conocimiento de la
clave pública.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Criptosistemas de Clave Publica
Whitfield Diffie – Martin Hellman
DIFFIE-HELLMAN (Key Exchange ) Negociación de Clave!
Construcción de la clave entre dos usuarios A y B:
• Sea p un primo grande.
• A elige un entero (al azar) 0 < a < p, calcula ga y envía el
resultado
a B.
• B elige un entero 0 < b <p, calcula gb y lo envía a A.
• Ambos construyen la clave privada, gab
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Negociación de Clave DH
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Estructura de Clave Publica
RSA
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 RSA- Estructura
La primera propuesta de algoritmo que soporta el modelo
de DH76 realizada por RSA78.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 RSA- Ejemplo
B -> m -> A
m=“felipe”
p = 5 y q = 11 -> n = 55
Φ(55)=40 y Φ(40)= Φ(23.5)=22(2-1).50(51)=16
e=3
d=3-1mod Φ(55) = 315mod 40=27
m1=f=5
m2=e=4 m3=l=11 …
c1=m1e mod n = 53 mod 55 = 15 = o
c2=m2e mod n = 43 mod 55 = 9 = j
c3=m2e mod n = 113 mod 55 = 11 = l
m1=c1d mod n = o = 1527 mod 55 = 5 = f
m2=c2d mod n = j = 927 mod 55 = 4 = e
m3=c3d mod n = l = 1127 mod 55 = 11 = l
 Algoritmo de Cifrado Asimétrico
*UNIDIRECCIONAL:
c->kPb[m]
DE LA MOCHILA (MERKLE-HELLMAN)
MASSEY-OMARA
POHLIG-HELLMAN
*BIDIRECCIONAL
RABIN
ELGAMAL
DIFFIE-HELLMAN (Pat. < 1997)
RSA (Pat. < 2000)
DSA
CURVAS ELIPTICAS - HIPERELIPTICAS
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Envoltura Digital
Proporciona los servicios de integridad y confidencialidad de los
datos.
A genera de forma aleatoria una clave de sesión k.
A cifra el mensaje m mediante un criptosistema simetrico
usando la clave k:
c1 = Ek (m)
A cifra k con la clave publica de B, usando un criptosistema
asimetrico:
c2 = Bp (k)
A envia a B ambos criptogramas c1 y c2
B obtiene la clave de sesión descifrando c2 con su clave
privada.
B descifra el mensaje m usando el mismo criptosistema
simétrico y la clave k obtenida.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Firma Digital, Certificados y PKIs
FIRMA DIGITAL
Cifrado con la clave privada - > “muestra reducida de m”
CERTIFICADO DIGITAL
una pieza de información, un documento digital, en el que se
asocia el nombre de una entidad con su clave pública (pareja
de la clave privada correspondiente) durante un determinado
periodo de validez. emitido por una TTP denominada CA
PKI’s
Infraestructura de seguridad necesaria para la provisión y
gestión de certificados.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Contexto de Uso de la Criptografía
CASO 1
Escenario basado en sistemas simétricos, más rápidos y eficaces que
los asimétricos, Pero … # entidades comunicantes = problema
intercambio de claves.
CASO 2
Escenario basado sistemas asimétricos, solamente sería necesario
mantener un par de claves por cada usuario, con lo que la gestión de
claves es mucho más sencilla y robusta. Pero …
CASO 3
Escenario híbrido, usa un sistema de clave pública para intercambiar
una clave secreta simétrica que será utilizada en una transacción
concreta, de tal forma que esta clave sólo sirve para esa transacción
y es desechada una vez termina. Reduce riesgo de interceptación.
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
 Referencias
 MCRYPT - http://www.php.net/manual/en/book.mcrypt.php
 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/Security/AES/AES_v1.html
 http://www.bouncycastle.org/latest_releases.html
 Federal Information Processing Standards Publication
 DES - http://www.itl.nist.gov/fipspubs/fip46-2.htm
 AES - http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips197/fips-197.pdf
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Universidad de los Llanos.
Felipe Andrés Corredor. Msc.
[email protected]
.
ACLARACIÓN DE
DUDAS!
Facultad
Ciencias
Básicas
e Ingeniería.
Facultad
dede
Ciencias
Básicas
e Ingeniería.
Universidad
Llanos.
Universidad
dede
loslos
Llanos.
Felipe Andrés
Corredor.
Msc. Msc.
Felipe Andrés
Corredor.
[email protected]
[email protected]
Facultad
Ciencias
Básicas
e Ingeniería.
Facultad
dede
Ciencias
Básicas
e Ingeniería.
Universidad
Llanos.
Universidad
dede
loslos
Llanos.
Felipe Andrés
Corredor.
Msc. Msc.
Felipe Andrés
Corredor.
[email protected]
[email protected]