Basi Di Crittografia #5 - Funzioni di Hash e MD5

Nuovo articolo. Riprendiamo l'argomento della parte precedente inquadrandolo da un punto di vista più pratico. Vediamo, quindi, come criptare una stringa in modo che essa non sia facilmente decriptabile (utilizzeremo funzioni di cifratura non reversibili) anche se ci sono metodi che richiedono tempo e risorse per "cercare" di decriptarla e ne vedremo alcuni.

Hash

Finora abbiamo visto solo funzioni che data una stringa di N caratteri, restituiscono una nuova stringa (criptata) di N caratteri.

Se criptiamo, ad esempio, "ciao" con la funzione elementare (ecco il link) che abbiamo scritto in Python nelle parti precedenti, impostando come chiave, ad esempio, il vettore (1, 2), allora la stringa che la funzione restituirà sarà: "dkbq".

Il messaggio in chiaro "ciao" contiene 4 caratteri (i caratteri 'c', 'i', 'a', 'o') e il messaggio criptato "dkbq" contiene a sua volta 4 caratteri (i caratteri 'd', 'k', 'b', 'q'). Hanno entrambi stesso numero (che abbiamo chiamato N) di caratteri. Inoltre, conoscendo la chiave, che in questo caso è il vettore (1, 2), è facilmente possibile decifrare il messaggio criptato, basta utilizzare la stessa funzione criptando "dkbp" con la chiave inversa, ovvero (-1, -2), in questo modo otteniamo il messaggio in chiaro ovvero "ciao".

La nostra funzione, dunque, ha queste caratteristiche:

1. messaggio in chiaro e messaggio criptato hanno stesso numero di caratteri;
2. è abbastanza semplice decriptare un messaggio, quindi risalire al messaggio in chiaro che lo ha generato, conoscendo la chiave con cui è stato cifrato.

Una funzione hash ha caratteristiche opposte alla nostra funzione. Ecco una definizione di funzione di hash (Wikipedia), poi vediamo nel dettaglio cosa significa.

Una funzione crittografica di hash trasforma dei dati di lunghezza arbitraria (un messaggio) in una stringa di dimensione fissa chiamata valore di hash, impronta del messaggio o somma di controllo, ma spesso anche con il termine inglese message digest.
La funzione crittografica di hash ideale deve avere tre proprietà fondamentali:

1. deve essere estremamente semplice calcolare un hash da qualunque tipo di dato;
2. deve essere estremamente difficile o quasi impossibile risalire al testo che ha portato ad un dato hash;
3. deve essere estremamente improbabile che due messaggi differenti, anche se simili, abbiano lo stesso hash.

Fonte: Wikipedia

Una funzione di hash, quindi, funziona in questo modo (mi scuso per il gioco di parole):

Non importa quanto sia lungo il messaggio che vuoi criptare, una funzione di hash ti restituisce sempre un messaggio criptato di dimensione fissa (nell'esempio dell'immagine questa dimensione fissa è di 32 caratteri, contali se vuoi...).

Inoltre, partendo da una stringa criptata generata da una funzione di hash, è estremamente difficile risalire al messaggio in chiaro di partenza. Cioè se io conosco la stringa criptata "0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661" (come nell'immagine di sopra) è molto, ma molto, difficile risalire alla stringa che lo ha generato, ovvero "a".

Ricapitolando: è facile criptare una stringa, ma è difficilissimo decriptarla. Ci ricorda qualcosa? Le funzioni non reversibili (articolo precedente).

Una funzione di hash è una funzione di cifratura non reversibile, ed inoltre, restituisce sempre come messaggio criptato una stringa (che ovviamente dipende dal messaggio da criptare) di dimensione fissa.

MD5

Una funzione di hash abbastanza moderna è MD5 (Message Digest 5).

Questo tipo di codifica prende in input una stringa di lunghezza arbitraria e ne produce in output un'altra a 128 bit. La codifica avviene molto velocemente e l'output (noto anche come "MD5 Checksum" o "MD5 Hash") restituito è tale per cui è altamente improbabile ottenere con due diverse stringhe in input uno stesso valore hash in output. Ad oggi sono disponibili molte risorse online che hanno buone probabilità di riuscire a decriptare parole comuni codificate.
Fonte: Wikipedia

In poche parole, prende una qualsiasi stringa di qualsiasi lunghezza e la codifica producendo una nuova stringa di 32 caratteri. È una funzione di hash abbastanza moderna e diffusa anche se ha qualche pecca:

A oggi, la disponibilità di algoritmi efficienti capaci di generare stringhe che collidono (ossia che producono in output lo stesso valore di hash) in un tempo ragionevole ha reso MD5 sfavorito rispetto ad altri algoritmi di hashing (vedi WHIRLPOOL, SHA-1 o RIPEMD-160), sebbene la sua diffusione sia a tutt'oggi molto estesa (basti pensare che il controllo di integrità più frequente su file si basa proprio su MD5).
Fonte: Wikipedia

Come codificare una stringa in MD5?

Facciamo qualche prova. Vai al sito MD5 Oline, inserisci una stringa nella textbox e clicca su "Crypter".

La stringa generata sarà quella sotto (di 32 caratteri).

Script In Python

Realizziamo ora una funzione Python che cripta una stringa in MD5.

import hashlib

def cripta(stringa):
    m = hashlib.md5()
    m.update(stringa)
    return m.hexdigest()

Innanzitutto abbiamo importato la libreria hashlib che contiene varie funzioni hash tra cui anche MD5 (quella che ci serve).

Con il codice:

m = hashlib.md5()
m.update(stringa)

abbiamo innanzitutto creato un "oggetto" di tipo MD5 (m = hashlib.md5()) poi gli abbiamo assegnato una stringa da criptare (m.update(stringa)).

Con:

return m.hexdigest()

abbiamo criptato la stringa e l'abbiamo ritornata.

Conclusioni

Dopo lo scorso articolo teorico, finalmente è arrivata un po' di pratica. E tieniti pronto, perché il prossimo articolo sarà molto coinvolgente, vedremo com'è possibile decriptare una password (o stringa) criptata in MD5 o in una qualsiasi altra funzione di hash.

< Parte 4  |  Parte 6 (non ancora disponibile) >