Analisi ed implementazione di un'architettura hardware per la gestione di un sistema di cifratura asimmetrica.

Nel 1976 Whitfield Diffie and Martin Hellman proposero i cifrari a chiave pubblica e definirono l'algoritmo DH; il primo cifrario proposto fu quello di Merkle destinato ad avere poca fortuna, mentre enorme è stata la fortuna del secondo il notissimo RSA definito nel 1977 e presentato nel 1978.
La filosofia su cui si basa questo sistema crittografico è la seguente: la chiave per cifrare non è la stessa di quella per decifrare; la prima può allora essere resa pubblica mentre solo la seconda resta segreta. Per questo motivo sono detti anche cifrari asimmetrici.

La sicurezza di questi sistemi si fonda quasi sempre su funzioni relativamente facili da calcolare ma molto difficili da invertire come ad esempio il prodotto di due numeri primi, relativamente facile da calcolare, mentre fattorizzare un numero intero è molto più difficile.
Supponiamo per esempio che A e B vogliano comunicare in modo segreto; per prima cosa scelgono, ognuno per proprio conto, una chiave segreta e calcolano quindi la chiave pubblica facendo uso di una qualche funzione che sia facile da calcolare e impossibile da invertire.

Le chiavi pubbliche così calcolate sono inserite su una specie di elenco telefonico degli utenti. P.es. A 123456789; B 987654321.
A questo punto se A deve inviare un messaggio segreto a B trasformerà il suo messaggio in un numero o serie di numeri; effettuerà una serie di calcoli usando la chiave pubblica di B e spedirà il messaggio cifrato a B. Quest’ultimo decifrerà il messaggio usando una formula che, data la chiave segreta e il messaggio cifrato, permette di ricostruire il messaggio chiaro. Solo B è in grado di decifrare il messaggio; paradossalmente lo stesso A non è in grado di decifrare il messaggio da lui stesso cifrato. Questo avviene perchè la chiave per cifrare il messaggio non è la stessa di quella per decifrarlo.
Tra i cifrari a chiave pubblica il più noto resta RSA.

Il vantaggio principale di questa tecnica di crittografia è che non è più necessario concordare una chiave segreta, è sufficiente avere un elenco di chiavi pubbliche garantito da una qualche autorità.

Lo svantaggio di questi metodi è che, richiedendo un gran numero di pesanti calcoli matematici, la trasmissione è molto più lenta di quella tradizionale. Per questo la soluzione oggi più usata è quella di utilizzare una combinazione dei due metodi.

Il messaggio chiaro viene cifrato con un metodo tradizionale, p.es. il DES, e una chiave segreta generata a caso; quindi usando un cifrario a chiave pubblica, p.es. RSA, si invia la chiave segreta, seguita dal messaggio cifrato, e il ricevente, una volta ricevuta la chiave segreta, può decifrare il messaggio segreto.