Cryptology Academy · Lezione

Concetti sui cifrari a flusso e PRNG

Scopra come i cifrari a flusso generano un keystream a partire da un seed.

Concetti sui cifrari a flusso e PRNG è una lezione Cryptology Academy gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 1 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento Cryptology Academy, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso Cryptology Academy include 4 lezioni in totale.

Benvenuti

I cifrari a flusso generano un keystream pseudocasuale a partire da una chiave e da un nonce e cifrano byte per byte. In questa lezione capiremo come funzionano i keystream e cosa rende sicuro un cifrario a flusso.

Modello dei cifrari a flusso

KeyGen(K, Nonce) → keystream K1, K2, K3, ... Ci = Pi XOR Ki Pi = Ci XOR Ki Cifratura e decifratura sono identiche: si esegue l'XOR con il keystream. Il keystream deve essere pseudocasuale e non deve mai essere riutilizzato.

PRNG e CSPRNG

PRNG (generatore di numeri pseudocasuali): output deterministico che sembra casuale. NON è sicuro dal punto di vista crittografico: supera i test statistici, ma l'output è prevedibile con un numero sufficiente di campioni. CSPRNG: sicuro dal punto di vista crittografico; l'output è computazionalmente indistinguibile da uno casuale anche disponendo di potenza di calcolo illimitata.

Requisiti di sicurezza

Un keystream sicuro per un cifrario a flusso deve essere: 1. Computazionalmente indistinguibile da uno casuale 2. Diverso per ogni coppia (chiave, nonce) 3. Impossibile da prevedere a partire da un output parziale 4. Non invertibile: non deve essere possibile ricavare la chiave dal keystream

Generatori congruenziali lineari (non sicuri)

LCG: s(n+1) = (a × s(n) + c) mod m. Utilizzati in molte implementazioni di rand(). Sono completamente insicuri per la crittografia: conoscere alcuni output rivela matematicamente tutti gli output futuri e passati.

Dimensione del seed e sicurezza

La sicurezza del keystream di un cifrario a flusso è pari a quella del suo seed (la chiave). Una chiave da 128 bit garantisce 128 bit di sicurezza, indipendentemente dalla quantità di keystream generata. Il seed è la fonte di entropia.

Sincroni e autosincronizzanti

Sincrono: il keystream è indipendente dal testo in chiaro e dal testo cifrato (RC4, ChaCha20). Autosincronizzante: il keystream dipende dal testo cifrato precedente (modalità CFB). La perdita di bit desincronizza i cifrari sincroni.

Architettura della generazione del keystream

La maggior parte dei moderni cifrari a flusso utilizza: 1. Chiave + nonce → stato iniziale 2. Funzione di permutazione applicata ripetutamente allo stato 3. Alcuni bit dello stato emessi come keystream 4. Contatore incrementato per il blocco successivo AES-CTR segue questo schema.

Portafoglio eSTREAM

Il progetto eSTREAM (2004-2008) ha standardizzato i cifrari a flusso. Finalisti per il software: HC-128, Rabbit, Salsa20/12, SOSEMANUK. Salsa20 ha portato a ChaCha20, oggi il cifrario a flusso dominante.

Riutilizzo del keystream: difetto fatale

Il peccato capitale dei cifrari a flusso: non riutilizzare mai la coppia (chiave, nonce). C1 XOR C2 = P1 XOR P2. Molti pacchetti WEP con lo stesso IV (equivalente a chiave+nonce) consentivano la decifratura completa.

Cifrario a flusso e cifrario a blocchi in modalità CTR

AES-CTR è un cifrario a blocchi utilizzato come cifrario a flusso. I cifrari a flusso dedicati (ChaCha20) sono spesso più veloci nel software. Le proprietà di sicurezza sono simili quando chiave e nonce vengono gestiti correttamente.

Verifica rapida

Qual è la vulnerabilità fondamentale quando viene riutilizzata la coppia (chiave, nonce) di un cifrario a flusso?

Riepilogo

I fondamenti dei cifrari a flusso sono chiari. Ora studieremo RC4 in dettaglio: come funziona e le gravi vulnerabilità che ne hanno decretato il ritiro.

Domande Frequenti

La lezione «Concetti sui cifrari a flusso e PRNG» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Concetti sui cifrari a flusso e PRNG» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso Cryptology Academy, passa a CoddyKit PRO. Il corso Cryptology Academy include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Concetti sui cifrari a flusso e PRNG»?

Scopra come i cifrari a flusso generano un keystream a partire da un seed. Eserciti Cryptology Academy con codice pratico che esegui direttamente nel browser, e un tutor IA 24/7 risponde alle tue domande mentre lavori sulla lezione.

Ho bisogno di esperienza per iniziare Cryptology Academy?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. Cryptology Academy su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 1 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «Concetti sui cifrari a flusso e PRNG»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione Cryptology Academy?

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Tutte le lezioni di questo corso

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