Implementação de cifradores simétricos
O objetivo desta atividade prática é compreender melhor o funcionamento dos algoritmos de cifragem simétrica mais simples.
O cifrador de César
Produzir uma implementação do cifrador de César. Ele deve funcionar da seguinte forma:
Para cifrar:
cesar -c -k 5 < texto-aberto.txt > texto-cifrado.txt
Para decifrar:
cesar -d -k 5 < texto-cifrado.txt > texto-aberto.txt
Opções:
-c: cifrar-d: decifrar-kn : valor da chave a ser usada
A rotação de caracteres deve ser feita somente sobre os caracteres [A-Za-z0-9]. Caracteres acentuados devem ser tratados sem acento.
Análise de frequências
A análise de frequências é uma técnica simples de criptanálise que consiste em identificar os caracteres do texto cifrado usando a frequência de uso dos caracteres na língua em que se supõe que a mensagem esteja escrita. O algoritmo de César é um cifrador de substituição simples e portanto vulnerável a essa técnica.
Considerando a tabela de frequências de caracteres em português informada abaixo (obtida deste site), escreva um programa para fazer a criptanálise de uma mensagem cifrada com o cifrador de César.
| Letra | Freq.% | Letra | Freq.% | Letra | Freq.% | Letra | Freq.% | Letra | Freq.% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 14.63 | B | 1.04 | C | 3.88 | D | 4.99 | E | 12.57 |
| F | 1.02 | G | 1.30 | H | 1.28 | I | 6.18 | J | 0.40 |
| K | 0.02 | L | 2.78 | M | 4.74 | N | 5.05 | O | 10.73 |
| P | 2.52 | Q | 1.20 | R | 6.53 | S | 7.81 | T | 4.34 |
| U | 4.63 | V | 1.67 | W | 0.01 | X | 0.21 | Y | 0.01 |
| Z | 0.47 |
A mensagem a ser analisada é:
g5Bt5 t54yvtz3v4A5 wrG t53 7Bv r9 6v995r9 9v 9z4Ar3 58xB2y59r9. dBzA5 t54yvtz3v4A5, 7Bv 9v 9z4Ar3 yB3z2uv9. Vy r99z3 7Bv r9 v96zxr9 9v3 x8r59 v8xBv3 uv9uv4y59r3v4Av r trsvtr 6r8r 5 tvB, v47Br4A5 r9 tyvzr9 r9 srzEr3 6r8r r Av88r, 9Br 3rv. cv54r8u5 Ur mz4tz.
O cifrador RC4
O RC4 é um algoritmo de cifragem simétrica por fluxo, proposto por Rivest em 1987. Além de ser eficiente e robusto, ele possui uma implementação bastante simples e didática. Esse cifrador está disponível em linha de comando através do pacote openssl (em Linux):
Exemplos de operações simples (man enc ou man openssl para exemplos mais complexos):
openssl rc4 -in input.txt -out output.rc4
Para decodificar um arquivo:
openssl rc4 -d -in input.txt -out output.rc4
Atividade: aplicar o cifrador RC4 ao texto da atividade anterior e efetuar a análise de frequências do arquivo de saída. Comparar a distribuição de frequências da entrada com a da saída.
O cifrador de Vernam
Escrever um programa cifrador de Vernam que funcione da seguinte forma:
vernam -c chave.dat < texto-aberto.txt > texto-cifrado.txt
Questões para refletir:
- Como será feita a geração da chave?
- Como você pode testar seu cifrador?
- O algoritmo de Vernam é vulnerável à análise de frequências?