Corso di Security Engineering e Crittografia

Lezione 1 • Ciclo di Vita dell'Ingegneria della Sicurezza

Associa le attività di sicurezza a ciascuna fase del ciclo di vita dello sviluppo software. Stabilisce il contesto di processo per tutti i controlli tecnici insegnati in seguito.

Lezione 2 • Mentalità dell'Attaccante e Modelli di Avversario

Esamina le motivazioni, le capacità e le tattiche degli attaccanti per informare la progettazione difensiva. Sviluppa l'empatia per il pensiero avversariale come competenza ingegneristica fondamentale.

Lezione 3 • Principi e Concetti Fondamentali di Sicurezza

Introduce riservatezza, integrità, disponibilità e non ripudio come driver di progettazione. Collega i principi fondamentali a ogni successiva decisione ingegneristica nel corso.

Lezione 4 • Ingegneria dei Requisiti di Sicurezza

Tratta l'elicitazione, la documentazione e la validazione dei requisiti di sicurezza da parte degli stakeholder. Collega i requisiti a controlli verificabili e criteri di accettazione.

Lezione 1 • Probabilità e Teoria dell'Informazione

Insegna l'entropia, la casualità e le definizioni probabilistiche di sicurezza. Fonda le dimostrazioni di sicurezza e l'analisi dello spazio delle chiavi in termini rigorosi di teoria dell'informazione.

Lezione 2 • Complessità Computazionale per la Crittografia

Spiega le assunzioni di difficoltà e le classi di complessità che giustificano la sicurezza crittografica. Consente agli studenti di valutare se la sicurezza di uno schema è ben fondata.

Lezione 3 • Aritmetica Modulare e Teoria dei Numeri

Tratta le operazioni modulari, le congruenze e le proprietà dei numeri primi essenziali per la crittografia. Fornisce il kit di strumenti aritmetici per tutti gli algoritmi simmetrici e asimmetrici.

Lezione 1 • Cifrari Classici e Storici

Esamina i cifrari a sostituzione, trasposizione e di Vigenère per illustrarne le debolezze fondamentali. Motiva i requisiti di progettazione moderni attraverso la crittanalisi storica.

Lezione 2 • Progettazione dei Cifrari a Blocchi e AES

Esamina le reti a sostituzione-permutazione, le strutture di Feistel e i meccanismi interni di AES. Fornisce la conoscenza strutturale necessaria per valutare la sicurezza dei cifrari a blocchi.

Lezione 3 • Schemi di Crittografia Autenticata

Integra riservatezza e integrità in costruzioni AEAD combinate come AES-GCM e ChaCha20-Poly1305. Si collega alla progettazione di protocolli sicuri nei capitoli successivi.

Lezione 4 • Modalità Operative

Tratta le modalità ECB, CBC, CTR, GCM e altre con le loro proprietà di sicurezza e i casi di fallimento. Consente la corretta selezione della modalità per specifiche esigenze di riservatezza e integrità.

Lezione 1 • Criptosistema RSA

Deriva RSA dalla difficoltà della fattorizzazione di interi e tratta la generazione delle chiavi, la crittografia e la firma. Evidenzia i requisiti di riempimento e le insidie implementative comuni.

Lezione 2 • Firme Digitali e Non Ripudio

Formalizza i modelli di sicurezza delle firme e tratta DSA, EdDSA e le firme cieche. Collega gli schemi di firma ai requisiti di identità e non ripudio.

Lezione 3 • Incapsulamento della Chiave e Crittografia Ibrida

Combina il trasporto asimmetrico della chiave con la crittografia simmetrica per la protezione pratica dei dati. Prepara gli studenti a progettare sistemi ibridi usati in TLS e nella messaggistica sicura.

Lezione 4 • Crittografia a Curva Ellittica

Tratta i gruppi di curve ellittiche, ECDH ed ECDSA con enfasi sulla selezione della curva e sulla sicurezza. Dimostra i vantaggi di efficienza rispetto a RSA a livelli di sicurezza equivalenti.

Lezione 1 • Famiglia SHA e Algoritmi Hash Moderni

Tratta le debolezze di SHA-1, i meccanismi interni di SHA-2 e la progettazione a spugna di SHA-3. Guida la selezione degli algoritmi in base ai requisiti di sicurezza e ai vincoli prestazionali.

Lezione 2 • Hashing delle Password e Derivazione delle Chiavi

Tratta bcrypt, scrypt, Argon2 e PBKDF2 per l'archiviazione delle password e lo stretching delle chiavi. Affronta la resistenza in memoria e il parallelismo contro gli attacchi offline.

Lezione 3 • Proprietà e Progettazione delle Funzioni Hash

Definisce la resistenza alla preimmagine, alla seconda preimmagine e alle collisioni con modelli di sicurezza formali. Stabilisce le proprietà da cui dipendono tutte le successive applicazioni hash.

Lezione 4 • Schemi di Impegno e Basi di Conoscenza Zero

Introduce gli impegni basati su hash e l'intuizione dietro le prove a conoscenza zero. Collega queste primitive alla progettazione di protocolli per la tutela della privacy nei capitoli successivi.

Lezione 1 • Gestione del Ciclo di Vita del Certificato

Insegna i flussi di lavoro di emissione, rinnovo, revoca e scadenza per una PKI operativa. Collega le lacune del ciclo di vita a interruzioni di servizio e incidenti di sicurezza reali.

Lezione 2 • Certificati X.509 e Autorità di Certificazione

Tratta la struttura del certificato, le estensioni e la progettazione della gerarchia CA per la creazione della fiducia. Fornisce la conoscenza strutturale richiesta per tutte le decisioni di implementazione PKI.

Lezione 3 • Protocolli di Accordo sulle Chiavi e Rotazione

Tratta lo schema delle chiavi TLS 1.3, il meccanismo a cricchetto del protocollo Signal e le strategie di rotazione automatica delle chiavi. Prepara gli studenti a implementare la gestione delle chiavi con segretezza in avanti e ripristino anti-intrusione.

Lezione 4 • Modelli di Fiducia e Rete di Fiducia

Confronta i modelli di fiducia a PKI gerarchica, rete di fiducia e DANE con i loro compromessi di sicurezza. Consente decisioni informate sull'architettura di fiducia per diversi contesti di implementazione.

Lezione 1 • Obiettivi di Sicurezza del Protocollo e Modelli di Minaccia

Definisce gli obiettivi di autenticazione, segretezza e integrità all'interno del modello di avversario Dolev-Yao. Inquadra tutte le successive analisi di protocollo in un contesto formale di minaccia coerente.

Lezione 2 • Attacchi Comuni ai Protocolli

Esamina gli attacchi di replica, riflessione, man-in-the-middle e downgrade con esempi concreti. Sviluppa la capacità di analisi avversariale necessaria per rafforzare le implementazioni dei protocolli.

Lezione 3 • TLS e Protocolli di Trasporto Sicuri

Analizza in profondità l'handshake di TLS 1.3, il livello di registrazione e le protezioni contro il downgrade. Collega i meccanismi interni del protocollo alle primitive crittografiche trattate nei capitoli precedenti.

Lezione 4 • Metodi di Verifica Formale dei Protocolli

Introduce ProVerif, Tamarin e la logica BAN per le dimostrazioni di correttezza automatizzate dei protocolli. Dimostra come gli strumenti formali rilevino i difetti sfuggiti all'analisi manuale.

Lezione 1 • Vulnerabilità Implementative della Crittografia

Tratta i canali laterali di temporizzazione, gli attacchi di oracolo di riempimento e l'iniezione di guasti nel codice crittografico. Collega i difetti implementativi alle primitive teoriche studiate nei capitoli precedenti.

Lezione 2 • Progettazione di API Crittografiche e Uso Improprio

Analizza i fallimenti comuni di progettazione delle API che portano a un uso improprio, inclusa la confusione delle chiavi e l'esposizione del nonce. Guida gli studenti nella progettazione di API difficili da usare in modo errato.

Lezione 3 • Tecniche di Analisi a Canale Laterale

Insegna l'analisi della potenza, l'analisi elettromagnetica e i canali laterali acustici contro l'hardware. Prepara gli studenti a valutare la sicurezza fisica dei dispositivi crittografici.

Lezione 4 • Agilità Crittografica e Migrazione

Insegna la negoziazione degli algoritmi, la pianificazione della deprecazione e le strategie di migrazione per sistemi crittografici obsoleti. Prepara gli studenti a gestire i sistemi a lungo termine attraverso le transizioni algoritmiche.