Wiskunde om de wiskunde: codes en cryptografie
Het vakgebied van de codering en cryptografie heeft zich
in het betrekkelijk recente verleden stormachtig ontwikkeld. Door het
aanbrengen van extra informatie kan codering bijvoorbeeld gebruikt worden
om een bericht tegen beschadiging te beschermen (error correcting codes).
Een andere bekende toepassing is codering om een bericht geheim te houden
(cryptografie). Dit wordt bijvoorbeeld gebruikt bij elektronische verkiezingen.
Door digitale vingerafdrukken toe te voegen aan bijvoorbeeld een CD, kan
de echtheid van de schrijver bewezen worden (autorisatie).
En waarom kan een computer wel snel een macht berekenen, maar niet het
omgekeerde: de wortel of de logaritme? En hoe kun je dat gebruiken om
een geheime boodschap veilig te versleutelen?
Cryptografische protocollen voor electronische
verkiezingen
Berry Schoenmakers
Mathematisch Instituut, Discrete Wiskunde, TU Eindhoven
vrijdag 13.45-14.30 uur
De cryptografie houdt zich van oudsher
bezig met het vercijferen van boodschappen. Later is daar het authentiseren
van de boodschappen bijgekomen. Pas sinds de introductie van de publieke
sleutel cryptografie is daar de mogelijkheid van zogenoemde veilige
gedistribueerde berekeningen bijgekomen. Een elektronische verkiezing
is een prominent voorbeeld van zo'n veilige gedistribueerde berekening.
Hierbij is de te berekenen functie een sommatie en bestaat de invoer
uit een waarde (stem) per stemmer. Het doel is om de som van de stemmen
te bepalen, terwijl daarbij (i) de individuele stemmen geheim blijven,
en (ii) iedereen ervan overtuigd is dat de som correct is bepaald.
In de voordracht wordt getoond hoe er een cryptografisch protocol opgesteld
kan worden voor een elektronische verkiezing. Verschillende bouwstenen
uit de moderne cryptografie zoals homomorfe ElGamal encryptie, secret
sharing en zeroknowledge-bewijzen komen daarbij aan bod. Ook wordt er
kort ingegaan op de praktische toepassing van dit protocol (zoals in
de systemen die gebruikt worden door het bedrijf VoteHere en het EU
project CyberVote).
Fouten verbeteren met codes
Prof.dr. Jan van Zanten
Faculteit ITS, TU Delft
vrijdag 16.00-16.45 uur
In het vakgebied van de algebraïsche coderingstheorie
houdt men zich in het algemeen bezig met systemen die over te zenden
informatie beschermen tegen fouten die er `onderweg' in kunnen sluipen
of, preciezer gezegd, systemen die fouten in de ontvangen boodschappen
kunnen detecteren en corrigeren. Een aantal belangrijke zaken uit
de theorie van binaire codes zullen de revue passeren, zoals lineaire
codes en perfecte codes. Een veelvuldig voorkomende en maatschappelijk
zeer gewaardeerde toepassing is het gebruik van fouten-corrigerende
codes voor de muzikale informatie op een CD-diskette. Zonder zulke
codes zou de muziek niet om aan te horen zijn. Met recht kan men daarom
zeggen dat bij het afdraaien van de CD-speler men naar een prachtig
stukje algebra zit te luisteren.
Wat minder bekend dan de hierboven bedoelde codes - in essentie ongeordende
verzamelingen van binaire woorden - zijn de geordende codes. Op grond
van een of ander criterium worden de codewoorden geordend tot een
lineaire of circulaire lijst. Zulke codes hebben dikwijls zeer verrassende
eigenschappen, afhankelijk natuurlijk van het ordeningscriterium.
Ook hiervan zullen we een aantal voorbeelden bekijken, zoals lexicodes
en Gray-codes. Toepassingen ervan vinden alweer plaats op het terrein
van het voorkomen en verbeteren van fouten, alsmede bij patroonherkenning.
Codes ontmoet men ook regelmatig in de spel- en puzzelsfeer,
zowel geordende als ongeordende. Voorbeelden zijn `the game of SETS'
(een ongeordende niet-binaire code) en `the game of NIM' en varianten
daarvan (lexicodes).
Machtsverheffen als geheimschrift
Dr. Gerard Tel
Mathematisch Instituut, Universiteit Utrecht
zaterdag 9.00-9.45 uur
Nog maar een halve eeuw geleden bestond het coderen
van een geheim bericht eruit, dat de letters van plaats werden verwisseld
of dat de letters volgens een ingewikkelde systematiek door andere
werden vervangen. Tegenwoordig worden de berichten eerst omgezet in
een of meer (liefst grote) getallen, waarop dan met de computer rekenkundige
bewerkingen worden uitgevoerd.
Hierbij is vooral machtsverheffen van grote betekenis en er wordt
steeds gerekend met alleen gehele getallen en modulo een groot, vast
getal. Waarom kan een computer wel snel een macht berekenen, maar
niet het omgekeerde: de wortel of de logaritme? En hoe kun je dat
gebruiken om een geheime boodschap veilig te versleutelen?
Neem naar deze voordracht je rekenmachine mee!
Verborgen Boodschappen
Prof.dr. Ton Kalker
Philips Research, Eindhoven
zaterdag 10.30-11.15 uur
De kunst van het stiekem communiceren is al heel oud.
Een van de oudste voorbeelden betreft een Griekse slaaf wiens hoofd
rond 440 BC kaal geschoren werd, waarna een boodschap op zijn hoofd
werd getatoeëerd. Nadat het haar weer aangegroeid was werd de
slaaf eropuit gestuurd om de boodschap over te brengen. Verrassend
genoeg is aan het begin van de twintigste eeuw deze methode ook nog
door Duitse spionnen gebruikt! Meer recentelijk en toegesneden op
deze tijd, heeft men zich afgevraagd of de videobeelden van Osama
bin Laden, zoals uitgezonden via CNN en Al Jazeera, misschien geheime
boodschappen hebben bevat.
In deze voordracht wordt ingegaan op de basisprincipes van steganographie:
de kunst van het geheimschrijven in digitale audio-visuele media.
Aan de hand van eenvoudige voorbeelden, voornamelijk digitale plaatjes,
komen onderwerpen als capaciteit (de grootte van de geheime boodschappen
ruimte), verstoring (de perceptuele verslechtering) en de veiligheid
(het gemak waarmee de aanwezigheid van een geheime boodschap gedetecteerd
kan worden) aan bod.
|