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La crittografia è la tecnica che consente di nascondere una qualsiasi informazione utilizzando vari metodi, tra cui la sostituzione delle lettere di una parola con delle altre o lo spostamento delle lettere e delle parole all'interno di una frase, col fine di rendere visibili le informazioni soltanto alle persone a cui sono destinate.
Per esempio, in una comunicazione, i messaggi trasmessi tra gli interlocutori vengono crittografati per renderli illeggibili tranne che agli interlocutori stessi.
La crittografia è nota fin dall'antichità e si è sviluppata, nel corso del tempo, soprattutto in campo militare, basandosi generalmente su algoritmi matematici.
Il messaggio che può essere letto da tutti si chiama testo in chiaro.
Tramite i metodi di cifratura (codifica) si trasforma il testo in chiaro in un testo cifrato in cui l'informazione viene codificata e resa illeggibile.
L'operazione inversa, chiamata decifrazione (decodifica), serve per ricostruire il testo in chiaro a partire dal testo cifrato.
La codifica e la decodifica sono eseguite da uno o più algoritmi crittografici.
Questi algoritmi implementano le funzioni matematiche e vengono utilizzati insieme a una chiave, solitamente un numero molto grande.
Un sistema di crittografia usa gli algoritmi crittografici e la chiave per codificare e decodificare i testi in chiaro.

La paternità dell'invenzione della crittografia è attribuita a Giulio Cesare che, durante le battaglie, spediva i dispacci usando i simboli alfabetici che differivano di una costante nota (chiave) dall'alfabeto naturale.
Se per esempio la chiave è 3, l'algoritmo crittografico di Giulio Cesare prende tutte le lettere A (posizione 1 nell'alfabeto) e le sostituisce con la lettera D (posizione 4 nell'alfabeto), la B con la E, la C con la F e così via fino alla Z con la C.

"ABCDEFGHILMNOPQRSTUVZ" diventa:

"DEFGHILMNOPQRSTUVZABC"

Supponendo di avere come testo in chiaro le parole "GIULIO CESARE" la codifica con chiave 3 genera il seguente testo cifrato: "LNAONR FHVDUH".
Chi riceve il messaggio cifrato, per poter risalire al messaggio originale, deve conoscere la chiave usata.
A questo punto applica l'opportuno algoritmo di decodifica e sostituisce le lettere usando il valore della chiave segreta.
Questo sistema di crittografia è noto con il nome di cifrario a sostituzione.

Un altro sistema di crittografia è il cifrario di trasposizione, in cui la chiave (una parola) serve per spezzare il messaggio su più righe e successivamente per ordinare le colonne risultanti ottenendo il testo cifrato.
Con questa tecnica, non si sostituiscono le lettere del messaggio originale, ma si scambiano in modo opportuno per rendere illeggibile il messaggio.
Supponiamo di voler cifrare il seguente testo in chiaro usando come chiave la parola "vince".
Messaggio: "la cavalleria deve attaccare sull'ala sinistra".
Si crea una tabella con un numero di colonne uguale al numero di caratteri della parola chiave, e successivamente si posiziona sulla prima riga la parola chiave.
I caratteri del messaggio vengono distribuiti sulle righi sottostanti, sotto ogni lettera della parola chiave.

V	I	N	C	E

L	A	C	A	V
A	L	L	E	R
I	A	D	E	V
E	A	T	T	A
C	C	A	R	E
S	U	L	L	A
L	A	S	I	N
I	S	T	R	A

Se l'ultima riga non è completa, si aggiungono dei caratteri di riempimento, per esempio il carattere *.
Il messaggio cifrato viene generato prendendo le colonne della precedente tabella seguendo l'ordine alfabetico delle lettere della parola chiave, cioè prima la colonna C, poi la E, la I, la N e la V.
Il testo cifrato è "AEETRLIRVRVAEANAALAACUASCLDTALSTLAIECSLI", ottenuto accodando correttamente le colonne nel seguente modo:

AEETRLIR	VRVAEANA	ALAACUAS	CLDTALST	LAIECSLI
C	E	I	N	V

Il destinatario del messaggio cifrato, conoscendo la parola chiave, è in grado di ricostruire il messaggio individuando le colonne e posizionandole nell'ordine corretto all'interno della tabella.
In opposizione alla crittografia si sono sviluppate tecniche di crittoanalisi, con lo scopo di analizzare e cercare di violare le comunicazioni cifrate, disconoscendo l'algoritmo crittografico e la chiave.
In alcuni casi l'algoritmo crittografico è noto e la difficoltà sta nel trovare la chiave.
L'algoritmo di Giulio Cesare, per esempio, non è un buon algoritmo per garantire la sicurezza dei messaggi, poichè può essere violato molto facilmente anche non conoscendone la chiave, ovvero che se il crittoanalista è a conoscenza del testo cifrato e sa che l'algoritmo utilizzato è quello di Giulio Cesare, può provare in modo esaustivo tutte le chiavi finchè non ottiene il testo in chiaro.
La ricerca esaustiva può essere, in questo caso, eseguita perché il numero di chiavi da provare è piccolo, infatti con l'alfabeto italiano ci sono 21 possibili chiavi.