Criptografia — Uma introdução

A arte da criptografia protege a comunicação de olhos e ouvidos indiscretos. Para encriptar e desencriptar mensagens e mantê-las privadas e seguras, usa técnicas matemáticas.

Os antigos egípcios utilizavam hieróglifos para registar comunicações secretas, o que é uma das primeiras instâncias documentadas de criptografia. Em tempos mais recentes, o uso da criptografia cresceu em importância devido ao desenvolvimento da internet e à necessidade de comunicação online segura.

Existem muitos tipos diferentes de técnicas criptográficas, incluindo criptografia de chave simétrica, criptografia de chave pública, e funções de hash. Vamos cobrir todas estas técnicas, mas primeiro temos de falar da tríade CIA.

A tríade CIA

A tríade CIA é um modelo usado para guiar a conceção e implementação de sistemas de segurança informática. Significa Confidencialidade, Integridade e Disponibilidade (Confidentiality, Integrity, Availability), e representa os três principais objetivos da segurança informática.

A confidencialidade relaciona-se com a defesa contra acesso ou divulgação não autorizados. Palavras-passe, informação bancária, e outros itens enquadram-se nesta categoria.

A integridade refere-se à salvaguarda da exatidão e completude dos dados e do sistema. Isto inclui garantir que só utilizadores autorizados podem fazer alterações, e prevenir alterações não autorizadas aos dados, sejam elas deliberadas ou não.

A disponibilidade refere-se à capacidade dos utilizadores autorizados acederem aos dados e sistemas de que precisam, a qualquer momento. Isto envolve garantir que as redes funcionam eficazmente, os servidores estão operacionais, e os dados têm cópias de segurança em caso de emergência.

A tríade CIA é um conceito importante na área da segurança informática, e é frequentemente usada como enquadramento para conceber e implementar medidas de segurança. Ao focarem-se nestas três áreas-chave, as organizações conseguem garantir que os seus dados e sistemas são seguros e podem ser confiados pelos seus utilizadores.

Cada uma destas características representa uma ideia ampla, pelo que podem todas ser subdivididas em vários grupos. Por exemplo, duas propriedades da confidencialidade são a encriptação e a autorização (o processo de permitir ou proibir acesso a determinados recursos ou ações). A integridade também inclui identificação e não-repúdio, que é a capacidade de demonstrar que uma mensagem foi enviada por uma determinada pessoa e não foi alterada de forma alguma.

Técnicas criptográficas primitivas

Existem três técnicas criptográficas primitivas principais: criptografia de chave privada, criptografia de chave pública, e funções de hash.

Criptografia de chave privada

A criptografia de chave privada, também conhecida como criptografia de chave simétrica, envolve o uso da mesma chave tanto para encriptar como para desencriptar uma mensagem. Isto significa que tanto o remetente como o destinatário precisam de ter uma cópia da chave para comunicar de forma segura. O AES é um dos algoritmos de criptografia de chave privada mais usados.

Para visualizar isto, podem pensar num cofre físico, num local remoto, que contém um papel dentro. Este cofre só pode ser aberto por uma chave. Só quem tem acesso a essa chave pode abrir o cofre e ver o que está escrito no papel.

Uma das principais vantagens da criptografia de chave simétrica é que é relativamente rápida e eficiente, o que a torna adequada para aplicações de grande escala. No entanto, também tem algumas limitações. Uma limitação importante é que a chave tem de ser mantida secreta e tem de ser partilhada de forma segura entre o remetente e o destinatário. Isto pode ser difícil de fazer na prática, especialmente quando o remetente e o destinatário não estão no mesmo local.

Outra limitação da criptografia de chave simétrica é que não é adequada para situações em que o remetente e o destinatário não são ambos partes de confiança. Nestes casos, é normalmente melhor usar um tipo diferente de algoritmo de encriptação, como a criptografia de chave pública, que não exige que a chave seja partilhada entre o remetente e o destinatário. Por isso, a criptografia de chave simétrica é normalmente usada em conjunto com a criptografia de chave pública.

Criptografia de chave pública

A criptografia de chave pública, também conhecida como criptografia de chave assimétrica, é um tipo de algoritmo de encriptação que usa um par de chaves — uma chave pública e uma chave privada — para encriptar e desencriptar mensagens. A chave pública é usada para encriptar a mensagem, e a chave privada é usada para a desencriptar. Atualmente, o algoritmo de encriptação de chave pública mais popular é o RSA.

Uma das principais vantagens da criptografia de chave pública é que não exige que a chave seja partilhada entre o remetente e o destinatário. Isto torna-a adequada para situações em que o remetente e o destinatário não são ambos partes de confiança, ou onde não é possível partilhar uma chave de forma segura.

Outra vantagem da criptografia de chave pública é que é relativamente fácil de implementar e usar. Tudo o que é necessário é que o remetente tenha acesso à chave pública do destinatário, que pode ser facilmente obtida através de uma infraestrutura de chave pública (PKI).

Existem também algumas limitações na criptografia de chave pública. Uma limitação importante é que é geralmente mais lenta e menos eficiente do que a criptografia de chave simétrica, o que pode torná-la menos adequada para aplicações de grande escala. É também mais vulnerável a certos tipos de ataques, como ataques man-in-the-middle, se não for implementada corretamente.

Funções de hash

Uma função de hash é um tipo de algoritmo matemático usado para criar um output de tamanho fixo — conhecido como hash — a partir de uma mensagem de qualquer tamanho. As funções de hash são frequentemente usadas para verificar a integridade de uma mensagem, já que mesmo a mais pequena alteração à mensagem resulta num valor de hash completamente diferente. Funções de hash populares incluem SHA-1 e SHA-2.

Uma das principais propriedades de uma boa função de hash é ser unidirecional, o que significa que é computacionalmente inviável recriar a mensagem original a partir do valor de hash. Isto torna as funções de hash úteis para armazenar palavras-passe, já que a palavra-passe original não pode ser recuperada a partir do valor de hash.

Outra propriedade de uma boa função de hash é ser resistente a colisões, o que significa que é difícil encontrar duas mensagens diferentes que produzam o mesmo valor de hash. Isto é importante porque significa que cada mensagem pode ser identificada de forma única pelo seu valor de hash.

As funções de hash são amplamente usadas em muitas aplicações diferentes, incluindo armazenamento de palavras-passe, assinaturas digitais, e verificações de integridade de dados. São uma ferramenta importante para garantir a segurança e integridade da informação.

Técnicas criptográficas compostas

As técnicas criptográficas compostas são técnicas que usam múltiplas técnicas criptográficas primitivas para fornecer serviços criptográficos como confidencialidade, integridade de dados, autenticação, e não-repúdio. Algumas destas técnicas compostas fornecem múltiplos serviços criptográficos ao mesmo tempo.

Código de autenticação de mensagem (MAC)

Um código de autenticação de mensagem (MAC) é um tipo de código usado para verificar a integridade e autenticidade de uma mensagem. É criado usando uma chave secreta e uma função de hash, e é anexado à mensagem de forma a não poder ser separado dela sem ser detetado.

Quando o destinatário recebe a mensagem, pode usar a chave secreta e a função de hash para recriar o MAC e compará-lo com o MAC anexado à mensagem. Se os dois MACs coincidirem, significa que a mensagem não foi alterada e que foi enviada por alguém que conhece a chave secreta.

Uma das principais vantagens de um MAC é que é relativamente fácil de implementar e usar. É também relativamente seguro, desde que a chave secreta se mantenha secreta. No entanto, tem algumas limitações — por exemplo, exige que tanto o remetente como o destinatário partilhem a mesma chave secreta, e não fornece qualquer proteção contra ataques de repetição (em que um atacante intercepta e reenvia uma mensagem enviada anteriormente). Por isso, é uma ferramenta poderosa quando usada em conjunto com outras medidas de segurança.

Assinatura digital

Uma assinatura digital é um tipo de código usado para verificar a autenticidade e integridade de uma mensagem ou documento digital. É criada usando uma combinação de uma chave privada e uma função de hash, e é anexada à mensagem de forma a não poder ser separada dela sem ser detetada.

Quando o destinatário recebe a mensagem, pode usar a chave pública do remetente e a função de hash para verificar a assinatura digital e confirmar que foi criada com a chave privada do remetente. Isto proporciona um elevado nível de confiança de que a mensagem foi realmente enviada pelo remetente indicado e que não foi alterada.

As assinaturas digitais são um componente fundamental de muitos sistemas de segurança modernos, e são amplamente usadas numa variedade de aplicações, incluindo comércio eletrónico, email seguro, e gestão documental.

Conclusão

Existem muitos tipos diferentes de técnicas criptográficas, incluindo criptografia de chave simétrica, criptografia de chave pública, e funções de hash. Estas podem ser combinadas para criar soluções mais robustas, como códigos de autenticação de mensagem (MACs) e assinaturas digitais.

A criptografia desempenha um papel vital em manter a nossa comunicação segura e privada, e é usada numa vasta gama de aplicações, incluindo banca online, comércio eletrónico, e proteção de palavras-passe. À medida que a tecnologia continua a evoluir, também evoluirão os métodos e técnicas usados em criptografia, garantindo que a nossa comunicação se mantém segura e privada.