Crittografia

Docente

• Pietro Di Gianantonio

Finalità del corso

Scopo del corso è fornire in maniera completa tutte le nozioni fondamentali della crittografia. Sono quindi argomenti del corso i principali metodi di crittografia: crittografia a chiave privata, crittografia a chiave pubblica, meccanismi per l'autenticazione, la firma di messaggi e lo scambio sicuro di chiavi condivise. Per ciascuno di questi aspetti vengono presentati i principali algoritmi attualmente in uso, con un analisi della loro sicurezza e del loro costo computazionale. Per permettere una piena comprensione degli argomenti trattati, sono argomenti del corso anche le nozioni e i risultati di teoria dei numeri su cui gran parte della crittografia si basa.

Programma del CORSO

Introduzione alla crittografia e alla sicurezza dei dati:

Panoramica della criptologia, crittografia simmetrica, criptoanalisi, aritmetica modulare e cifrari storici

Cifrari a flusso:

Introduzione e differenza tra cifrari a flusso e cifrari a blocchi, numeri casuali e la cifratura one-time pad, cifrari a flusso basati su registri a scorrimento

Il Data Encryption Standard (DES) e le alternative:

Introduzione al DES, struttura interna del DES, sicurezza del DES, alternative al DES (inclusi AES, Triple DES)

Lo standard di cifratura avanzata (AES):

Introduzione e panoramica dell'AES, matematica essenziale per l'AES (campi di Galois), struttura interna dell'AES

Ulteriori informazioni sui cifrari a blocchi:

Modalità di cifratura (come ECB, CBC), tecniche per aumentare la sicurezza dei cifrari a blocchi

Introduzione alla crittografia a chiave pubblica:

Differenze tra crittografia simmetrica e asimmetrica, aspetti pratici della crittografia a chiave pubblica, teoria dei numeri essenziale per gli algoritmi a chiave pubblica

Il sistema criptografico RSA:

Introduzione e principi dell'RSA, cifratura, decifratura e generazione delle chiavi, aspetti implementativi e tecniche di accelerazione

Sistemi criptografici a chiave pubblica basati sul problema del logaritmo discreto:

Scambio di chiavi Diffie-Hellman, fondamenti algebrici: gruppi e gruppi ciclici, il problema del logaritmo discreto e la sua sicurezza, il sistema di cifratura Elgamal

Firme digitali:

Introduzione e panoramica delle firme digitali, approfondimento su RSA, Elgamal, DSA, ECDSA, aspetti computazionali e questioni di sicurezza nelle firme digitali.

Funzioni hash:

Ruolo e importanza delle funzioni hash nella sicurezza dei dati, dettagli su requisiti di sicurezza, algoritmi specifici come SHA-1, implementazione pratica.

Codici di Autenticazione dei Messaggi (MAC):

Introduzione ai MAC, dettagli sui tipi come HMAC, CBC-MAC, GMAC, rilevanza e applicazione nel contesto dell'autenticazione dei messaggi.

Distribuzione delle chiavi:

Panoramica sui metodi di distrubuzione delle chiavi, tecniche simmetriche e asimmetriche, sfide nella distribuzione delle chiavi, utilizzo delle Infrastrutture a Chiave Pubblica (PKI).

Libro di testo e materiale didattico

Libro di testo:

Understanding Cryptography di Christof Paar e Jan Pelzl, pubblicato da Springer.

Altri materiali:

Libri:

A Graduate Course in Applied Cryptography di Dan Boneh e Victor Shoup. http://toc.cryptobook.us/

Presentazioni online:

• Introduction to Cryptography di Christof Paar su YouTube. https://www.youtube.com/@introductiontocryptography4223/videos
• Cryptography I di Dan Boneh presso Stanford University su Coursera. https://www.coursera.org/learn/crypto/home/week/1

Registrazioni e lucidi presentati a lezione

Disponibili nella pagina Teams del corso

Modalità di svolgimento dell'esame

L'esame è esclusivamente orale e si svolge su appuntamento. L'orale si articola in una parte dedicata agli esercizi e in una parte teorica. Gli esercizi sono principalmente selezionati tra quelli presenti nel libro di testo (Understanding Cryptography), e in particolare tra quelli elencati nelle pagine finali dei lucidi. Le domande di teoria possono generalmente coprire tutti gli argomenti trattati durante le lezioni.