A Practical Analysis of Cryptographic Attacks: Diffie-Hellman Protocol and RSA

This thesis offers a practical analysis of cryptographic attacks, focusing on the Diffie-Hellman (DH) protocol and the RSA algorithm, two fundamental pillars of modern cryptography. The study is based on the experience gained during the CyberChallenge competition, exploring the crucial role of cryptography in cybersecurity. The aim is to illustrate the inherent vulnerabilities of the cryptographic systems examined, demonstrate the importance of careful implementation to avoid potential risks, and highlight the educational value of competitions such as the CyberChallenge in the field of cybersecurity. The paper introduces an overview of cryptographic fundamentals, and then delves into the workings of the DH protocol and the RSA algorithm, highlighting their requirements, mathematical principles, implementations, applications and vulnerabilities. The heart of the thesis is a detailed analysis of various attacks on these two systems: brute force, man-in-the-middle, factoring, common factors, side-channel. This is supported by explanations of the vulnerabilities and attacks, and practical examples of CTF (Capture The Flag) carried out during the Cyberchallenge. The conclusions reflect on personal contribution, the value of the CyberChallenge experience, and emerging challenges in the future of cryptography.

La tesi offre un’analisi pratica degli attacchi crittografici, concentrandosi sul protocollo Diffie-Hellman (DH) e sull’algoritmo RSA, due pilastri fondamentali della crittografia moderna. Lo studio si basa sull’esperienza acquisita durante la competizione CyberChallenge, esplorando il ruolo cruciale della crittografia nella cybersecurity. Lo scopo è quello di illustrare le vulnerabilità intrinseche dei sistemi crittografici esaminati, dimostrare l’importanza di un’implementazione attenta per evitare potenziali rischi ed evidenziare il valore formativo delle competizioni come CyberChallenge nel campo della sicurezza informatica. Il documento introduce una panoramica dei fondamenti crittografici, per poi approfondire il funzionamento del protocollo DH e dell’algoritmo RSA, evidenziandone requisiti, principi matematici, implementazioni, applicazioni e vulnerabilità. Il cuore della tesi è un’analisi dettagliata di vari attacchi su questi due sistemi: brute force, man-in-the-middle, fattorizzazione, fattori comuni, side-channel. Il tutto supportato da spiegazioni delle vulnerabilità e degli attacchi, ed da esempi pratici di CTF (Capture The Flag) svolte durante il percorso delle Cyberchallenge. Le conclusioni riflettono sul contributo personale, sul valore dell’esperienza CyberChallenge, e sulle sfide emergenti nel futuro della crittografia.