Cifra de Vigenère Técnicas de Data Mining para cripto-análise

Joel Ribeiro

Mestrado em Sistemas de Dados e Processamento Analítico

Segurança e Privacidade em Sistemas de Armazenamento e Transporte de Dados

2006/2007

Agenda

• Introdução• Cifras de Substituição• Cifra de Vigenère

– Análise– Técnicas de cripto-análise

• Técnicas de Data Mining– Possíveis abordagens– Conceitos

• Aplicação– Definição– Algoritmo– Demonstração

• Conclusões e Trabalho Futuro

Criptologia

Criptologia

Criptografia

Cripto-análise

Códigos

Cifras

Esteganografia

Transposição

Substituição

Cifras de Substituição

Cifra de Vigenère I

Cifragem

Decifragem

26modiii ChaveTextoCifra

26modiii ChaveCifraTexto

Cifra de Vigenère II

• Cifragem

• Decifragem

Cifra de Vigenère: Análise

• Tamanho da chave– Repetições de padrões

• Valor da chave– Frequência das letras

Análise estatística

???Data Mining

Possíveis Abordagens

• Sequence Mining– Pesquisa de motifs

• Previsão– Previsão de palavras

• Graph Mining– Reposição de espaços e pontuações

• …

Objectivo

• Dada uma palavra chave e uma cifra, identificar quais as letras da chave que estão incorrectas, sugerindo a sua correcção.

Implementação

• Histograma– Frequência das letras

• Árvore n-ária– Representação de palavras

• Grafo– Relacionamento entre palavras

Conceitos

• Top-K– Estrutura que armazena os primeiros k casos mais

interessantes.

– Conceito usado em data mining– Restringe número de soluções– Elimina utilização de thresholds

Algoritmo I

Dado– Um conjunto de textos;– Um texto cifrado TC;

Executar• Fase de Treino (Aprendizagem)

• H construir histograma (frequências das letras)• A construir a árvore que representa as palavras• G construir o grafo que relaciona as palavras

• Fase de Previsão

Algoritmo II

• Fase de Previsão• TopK S Determinar o tamanho da chave• TopK PC Determinar os valores das possíveis

chaves de tamanho Sk

• TL decifrar usando TC (Cifra) e uma PC;• TopK TP determinar os 10 textos mais

similares com TL, usando G;• Usando TC e TopK TP, reconstruir cada letra da

palavra chave;

• Para TP1, calcular similaridade com TL.

Demonstração

Conclusões

• Pontos fracos– Dependência da fase de treino (aprendizagem)– Resultados não exactos

• Pontos fortes– Capacidade de resposta para cifras pequenas– Algoritmo adaptativo

Trabalho Futuro

• Implementar outras funcionalidades– Reposição de espaços e pontuações

• Implementar outros métodos– Previsão do valor da chave através de

algoritmos de força bruta baseados no texto mais similar

• Testar Desempenho e Eficácia– Comparar abordagem proposta aos métodos

tradicionais