Tutorial de criptografia

A informação desempenha um papel vital nas operações comerciais, governamentais e militares, e a informação em mãos erradas pode custar receitas ou algo pior. Para proteger a comunicação, uma organização utiliza criptografia para cifrar informações — transformando-as em um formato ilegível para humanos e vice-versa.

Neste artigo sobre criptografia e segurança de redes, você aprenderá como a criptografia funciona e como manter as informações longe de mãos erradas.

O que é criptografia?

Criptografia é o estudo e a aplicação de técnicas que ocultam o verdadeiro significado da informação, transformando-a em formatos ilegíveis para humanos e vice-versa.

Considere um exemplo. Para enviar "EU AMO MAÇÃS", você substitui cada letra pela terceira letra consecutiva do alfabeto, produzindo "K NQXG CRRNGU". Para ler, o destinatário retrocede três letras, como mostrado abaixo.

Transformar informações em um formato não legível para humanos é chamado de criptografiae inverter isso é chamado descriptografiaO resultado criptografado é conhecido como um cifra.

A descriptografia utiliza uma chave secreta conhecida apenas pelos destinatários legítimos. Como a chave é obrigatória, a comunicação permanece segura mesmo quando um invasor intercepta a mensagem criptografada, o que não faria sentido sem ela.

Recursos de criptografia

Um sistema criptográfico é avaliado com base nas características abaixo.

Característica	O que significa
Algoritmo	O procedimento matemático publicado que realiza a transformação.
Confidencialidade	Somente quem possui a chave pode ler os dados protegidos.
Integrity	Qualquer alteração nos dados é detectável.
Adaptabilidade	O esquema se ajusta a diferentes tamanhos de chave e níveis de ameaça.
Interoperabilidade	Sistemas e fornecedores diferentes trocam dados protegidos.
Autenticação	A origem de uma mensagem pode ser comprovada.
Global	O desempenho se mantém estável mesmo com o aumento do volume de dados.
Gerenciamento de chaves	As chaves são geradas, armazenadas, rotacionadas e descartadas com segurança.

Aplicações de criptografia

Essas características se transformam em serviços cotidianos dos quais as pessoas dependem sem perceber.

Aplicação	Como a criptografia é usada
Criptografia TLS	Protege o tráfego entre um navegador e um site.
Armazenamento de senha	Armazena hashes com sal em vez de senhas legíveis.
Banca online	Garante a segurança das transações e verifica a identidade do banco.
criptomoeda	Assina transações e vincula blocos com hashes.
e-mail criptografado	Mantém o conteúdo das mensagens privado durante a transmissão e o armazenamento.
Digiassinaturas tal	Comprova a autoria e que um documento permanece inalterado.
Mensagens seguras	Aplica criptografia de ponta a ponta entre dispositivos.
Ecommerce	Protege os dados do cartão durante o processo de finalização da compra.

O que é criptoanálise?

A criptoanálise é a arte de decifrar mensagens sem a chave usada para criptografá-las. Ela aplica análises matemáticas e algoritmos para decifrar códigos e é usada tanto para invadir sistemas quanto, defensivamente, para medir o nível de proteção oferecido por um algoritmo.

O sucesso de um ataque de criptoanálise depende de:

• Quantidade de tempo disponível
• Poder de computação disponível
• Capacidade de armazenamento disponível

A seguir, são apresentados os ataques de criptoanálise mais comumente discutidos:

• Ataque de força bruta — tenta todas as combinações possíveis do texto simples ou da chave, decifrando cada uma e comparando-a com a cifra original.
• Ataque de dicionário — usa uma lista de palavras para encontrar correspondências no texto simples ou na chave. É usado principalmente quando se tenta quebrar senhas criptografadas.
• Ataque da mesa arco-íris — compara o texto cifrado com hashes pré-computados para encontrar correspondências. Adicionar um "salt" a cada senha armazenada impede a sua detecção.

O que é criptologia?

Criptologia é o campo abrangente que combina criptografia e criptoanálise. Ambas as partes são importantes: um algoritmo só é considerado confiável depois que os criptoanalistas tentam, sem sucesso, quebrá-lo.

Criptografia Algorithms

Os algoritmos abaixo aparecem repetidamente em trabalhos de segurança. Observe quais permanecem aprovados e quais sobrevivem apenas em sistemas legados.

• MD5 — abreviação de Message-Digest 5, produz valores de hash de 128 bits. MD5 é uma função de hash, e não um hash. criptografiaPortanto, não pode ser revertido por design. Não é resistente a colisões — duas entradas diferentes podem produzir o mesmo hash — e não é adequado para senhas ou assinaturas.
• SHA — abreviação de Secure Hash Algorithm (Algoritmo de Hash Seguro), essa família gera representações condensadas de uma mensagem, chamadas de resumo da mensagem:
  • SHA-0: produz valores de hash de 160 bits. Foi retirado de circulação devido a uma falha significativa e substituído pelo SHA-1.
  • SHA-1: produz valores de hash de 160 bits. Uma colisão prática foi demonstrada em 2017 e o NIST proibiu seu uso em assinaturas digitais, portanto, evite-o.
  • SHA-2: uma família de seis funções, incluindo SHA-256 e SHA-512, que operam com palavras de 32 bits e 64 bits, respectivamente. Ambas permanecem aprovadas.
  • SHA-3Padronizado em 2015 e anteriormente conhecido como Keccak, utiliza um design interno diferente como alternativa ao SHA-2.
• AES — O Advanced Encryption Standard (AES) é a cifra de bloco simétrica que protege a maioria dos dados em repouso e em trânsito atualmente, com chaves de 128, 192 e 256 bits. Ele substituiu o DES e é o padrão para novos sistemas.
• RC4 — uma cifra de fluxo que já foi comum em Secure Sockets Layer (SSL) e Wired Equivalent Privacy (WEP). Ambos os protocolos estão obsoletos, e a RFC 7465 proibiu o RC4 em todas as versões do TLS em 2015. Ele permanece aqui como um exemplo didático.
• Blowfish — uma cifra de bloco simétrica com chave, usada historicamente para senhas e arquivos. Seu tamanho de bloco de 64 bits torna o AES a melhor opção moderna.

Olhando para o futuro, o NIST publicou seus primeiros padrões pós-quânticos em agosto de 2024 — ML-KEM para troca de chaves, ML-DSA e SLH-DSA para assinaturas — que substituirão gradualmente os algoritmos de chave pública atuais.

Atividade de Hacking: Como Criar uma Cifra Usando o CrypTool

Neste exercício prático do CrypTool, você criará uma cifra simples com RC4 e, em seguida, a recuperará por meio de uma análise de força bruta, assumindo que a chave seja conhecida e tenha 24 bits. O objetivo é demonstrar por que uma chave curta e uma cifra quebrada não oferecem proteção real.

Criando a cifra de fluxo RC4

Passo 1) Baixe e instale o CrypTool

O CrypTool 1 é uma ferramenta educacional de código aberto para criptologia. O desenvolvimento ativo passou para o CrypTool 2, mas a versão 1.4.42 ainda funciona no navegador. Windows e corresponde às telas abaixo. Faça o download em cryptool.org.

Passo 2) Abra o CrypTool e substitua o texto

A frase a ser criptografada é Nunca subestime a determinação de uma criança que tem muito tempo e pouco dinheiroA chave é 00 00 00.

• Abra o CrypTool 1.

• Substitua o texto pela frase acima.

Etapa 3) Criptografe o texto

• Clique no menu Criptografar/Descriptografar.

• Aponte para Simétrico (moderno) e selecione RC4.

Passo 4) Selecione a chave de criptografia

• Selecione 24 bits como o comprimento da chave.
• Defina o valor para 00 00 00.
• Clique em Criptografar para gerar a cifra de fluxo abaixo.

Atacando a cifra de fluxo

Etapa 5) Inicie a análise

• Clique no menu Análise.

• Aponte para Criptografia Simétrica (moderna) e selecione RC4.

• A premissa é uma chave secreta de 24 bits, portanto, selecione 24 bits como o comprimento da chave.
• Clique em Iniciar.

• Observação: O tempo necessário depende da capacidade de processamento da máquina utilizada e do comprimento da chave. Uma chave mais longa leva mais tempo, razão pela qual as chaves modernas têm 128 bits ou mais.

Etapa 6) Analise os resultados

• Ao término da análise, as chaves candidatas aparecem classificadas da seguinte forma.

• Observação: Um valor de entropia mais baixo geralmente indica o resultado correto, embora um valor mais alto também possa estar correto.
• Selecione a linha que parece fazer sentido e clique em Aceitar seleção.

Perguntas Frequentes