Gilbert Vernam - Gilbert Vernam

Gilbert Sandford Vernam (3 de abril de 1890 - 7 de fevereiro de 1960) foi graduado pelo Worcester Polytechnic Institute em 1914 e engenheiro da AT&T Bell Labs que, em 1917, inventou uma cifra de fluxo polialfabético aditivo e mais tarde co-inventou uma cifra automatizada one-time pad . Vernam propôs uma cifra de teletipo em que uma chave previamente preparada , mantida em fita de papel , é combinada caractere por caractere com a mensagem de texto simples para produzir o texto cifrado . Para decifrar o texto cifrado, a mesma chave seria novamente combinada caractere por caractere, produzindo o texto simples . Vernam mais tarde trabalhou para a Postal Telegraph Company e tornou-se funcionário da Western Union quando essa empresa adquiriu a Postal em 1943. Seu trabalho posterior foi em grande parte com sistemas de comutação automática para redes telegráficas .

Patente de Vernam

A função de combinação Vernam especificada na Patente US 1.310.719 , emitida em 22 de julho de 1919, é a operação XOR , aplicada aos impulsos ou bits individuais usados ​​para codificar os caracteres no código Baudot . Vernam não usou o termo "XOR" na patente, mas implementou essa operação na lógica do relé . No exemplo dado por Vernam, o texto simples é A , codificado como " ++ --- " em Baudot, e o caractere chave é B , codificado como " + - ++ ". O texto cifrado resultante será " - + - ++ ", que codifica uma G . Combinando o G com o personagem-chave B no final de recebimento produz " ++ --- ", que é o texto simples originais A . A NSA chamou essa patente de "talvez uma das mais importantes na história da criptografia".

Bloco de uso único

Pouco depois, Joseph Mauborgne , na época capitão do US Army Signal Corps , propôs, além disso, que a chave da fita de papel contivesse informações aleatórias . As duas ideias, quando combinadas, implementam uma forma automática de teclado único , embora nenhum dos inventores tenha usado o nome na ocasião .

Claude Shannon , também da Bell Labs, provou que o pad de uso único, devidamente implementado, é inquebrável em sua pesquisa sobre a Segunda Guerra Mundial publicada posteriormente em outubro de 1949. Ele também provou que qualquer sistema inquebrável deve ter essencialmente as mesmas características que o teclado único: a chave deve ser verdadeiramente aleatória, tão grande quanto o texto simples, nunca reutilizada no todo ou em parte e mantida em segredo.

A cifra Vernam

Na terminologia moderna, uma cifra Vernam é uma cifra de fluxo simétrico em que o texto simples é combinado com um fluxo de dados aleatório ou pseudo - aleatório (o "fluxo-chave") de mesmo comprimento, para gerar o texto cifrado, usando o "ou exclusivo" booleano ( Função XOR) . Isso é simbolizado por ⊕ e é representado pela seguinte " tabela verdade ", onde + representa "verdadeiro" e - representa "falso".

ENTRADA		RESULTADO
UMA	B	A ⊕ B
-	-	-
-	+	+
+	-	+
+	+	-

Outros nomes para esta função são: Diferente (NEQ), adição do módulo 2 (sem 'transportar') e subtração do módulo 2 (sem 'emprestar').

A cifra é recíproca no sentido de que o fluxo de chave idêntico é usado para codificar o texto simples em texto cifrado e para decifrar o texto cifrado para produzir o texto original

Texto simples ⊕ Chave = Texto cifrado

e:

Texto cifrado ⊕ Chave = Texto simples

Se o keystream for realmente aleatório e usado apenas uma vez, este é efetivamente um teclado único . A substituição de dados pseudo-aleatórios gerados por um gerador de números pseudo-aleatórios criptograficamente seguro é uma construção comum e eficaz para uma cifra de fluxo. RC4 é um exemplo de cifra Vernam amplamente utilizada na Internet.

Se, entretanto, o mesmo fluxo de chave for usado para duas mensagens, conhecidas pelos criptanalistas como profundidade , o efeito do fluxo de chave pode ser eliminado, deixando os dois textos simples XOR juntos. O resultado é equivalente a uma cifra de chave em execução e os dois textos simples podem ser separados por técnicas criptanalíticas linguísticas.

Texto cifrado1 ⊕ Texto cifrado2 = Texto simples1 ⊕ Texto simples2

O erro de um operador desse tipo permitiu a famosa análise criptográfica da cifra de Lorenz pelos britânicos em Bletchley Park durante a Segunda Guerra Mundial . Eles diagnosticaram como o keystream foi gerado, descobriram como quebrar a cifra e leram grandes quantidades de mensagens de alto nível de e para o alto comando alemão sem nunca ver uma máquina Lorenz real.

Notas

Veja também

• Rockex
• 5-UCO

Referências

• Klein, Melville, Securing Record Communications: The TSEC / KW-26 (PDF) , arquivado do original (PDF) em 2012-10-10 , recuperado em 2012-04-12
• Shannon, CE (outubro de 1949), "Communication Theory of Secrecy Systems", Bell System Technical Journal , 28 (4): 656–715, doi : 10.1002 / j.1538-7305.1949.tb00928.x , hdl : 10338.dmlcz / 142933
• Tutte, WT (19 de junho de 1998), Fish and I (PDF) , arquivado do original (PDF) em 14 de janeiro de 2009 , recuperado em 7 de abril de 2012 Transcrição de uma palestra proferida pelo Prof. Tutte na Universidade de Waterloo
• Vernam, Gilbert S. (1926), "Cipher Printing Telegraph Systems For Secret Wire and Radio Telegraphic Communications", Transactions of the American Institute of Electrical Engineers , 55 : 109-115, doi : 10.1109 / T-AIEE.1926.5061224 , S2CID   51639806
• Vernam, Gilbert S. (abril de 1932), "An Automatic Concentration Unit for Printing Telegraph Circuits", Electrical Communication : 200
• Vernam, Gilbert S. (julho de 1938), "Printing Telegraph Operation of Way Wires", AIEE Transactions , 57 (7): 365, doi : 10.1109 / t-aiee.1938.5057823 , S2CID   51642422
• Vernam, Gilbert S. (abril de 1958), "Printing Telegraph Systems For Secret Wire and Radio Telegraphic Communications", Western Union Technical Review , 12 (2): 37 Também em Vernam, Gilbert S. (1958), "Automatic telegraph switching system plan 55-A", Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics , 77 (2): 239–247, doi : 10.1109 /TCE.1958.6372793 , S2CID   51645917