Introdução
Escrevi esse post com o intuito de mostrar, mesmo que de forma simples, um pouco da importância da criptografia na segurança, privacidade e comunicação digital.
Criptografia é um dos assuntos mais complexos de se explicar de forma simples sem cometer um assassinato técnico. Onde eu simplifiquei demais, simplifiquei de propósito — e assumo o risco.
Criptografia
Há tipos diferentes de criptografia. A diferença principal entre cada uma é o conceito de chaves. Em criptografia, chaves são usadas para embaralhar uma informação, transformando os dados legíveis (texto não criptografado) em um formato ilegível (texto criptografado). Dessa forma, somente quem tem a chave pode descriptografar a informação para seu conteúdo original.
Chaves
Elas servem como um segredo que protege a informação, de forma que somente quem tem determinada chave pode ter acesso ao conteúdo criptografado. Além disso, permite qualquer pessoa no mundo usar o mesmo algoritmo e que cada uma tenha resultados diferentes, mesmo criptografando a mesma informação.
Sem o uso de chaves únicas e aleatoriamente geradas, o algoritmo geraria o mesmo texto criptografado para dados iguais. Com o uso de uma chave é inserido um fator aleatório e secreto, o que torna o texto criptografado único. Assim, somente o possuidor da chave pode descriptografar o texto. Por isso a importância de uma chave segura.
Exemplo com o uso de chave:
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João e Maria estão querendo criptografar a mesma informação
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Assim como também estão usando o mesmo algoritmo para encriptar o dado
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Entretanto, como cada um está usando uma chave secreta totalmente diferente, o texto criptografado será totalmente diferente para cada um
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Como resultado, o texto criptografado é diferente mesmo criptografando a mesma informação
Por um rigor técnico, implementações reais, usam também um vetor de inicialização (IV) para garantir que mensagens iguais não gerem o mesmo texto cifrado. Dessa forma, mesmo rodando o algoritmo várias vezes com o mesmo dado e mesma chave, faz com que o texto criptografado seja sempre diferente. Isso torna o algoritmo mais imprevisível, impedindo ataques de análise de padrões e aumentando a segurança.
Manter a chave segura
Após a geração da chave existem algumas etapas cruciais para mantê-la segura.
Geração
Esse processo é vital, pois está relacionado também a qualidade da criptografia. Para uma geração segura é preciso certificar-se de que o processo de geração seja realmente aleatório. Um computador é incapaz de gerar números verdadeiramente aleatórios, o que ele gera são números pseudoaleatórios. Uma máquina somente segue instruções preestabelecidas. Nesse caso é necessário o uso de uma entropia (é a medida da imprevisibilidade e aleatoriedade de uma fonte de dados), como movimentos do mouse, intervalos entre pressionamentos de teclas e pequenas variações de tempo em operações do sistema, que servem como fontes de entropia.
Outro fator importante para a segurança na geração é o tamanho da chave, dificultando ainda mais a descoberta por um atacante. Dependendo do algoritmo, o tamanho considerado inseguro é de chaves menores que 128 bits para criptografia simétrica e 2048 bits para criptografia assimétrica.
Distribuição
A geração de uma chave bem feita não valerá de nada se você fizer uma distribuição com muitas brechas para atacantes. Use meios seguros criptografados, como protocolos de distribuição de chaves e canais criptografados.
Armazenamento
Não importa o quão segura sua chave seja se o ambiente não for. Garanta que a chave permaneça inacessível a pessoas não autorizadas e evite o roubo da chave, armazenando-a em locais seguros. Existem ferramentas dedicadas para o armazenamento de chaves criptográficas como HSM (hardware security module).
Rotação
Consiste em não manter a mesma chave por muito tempo, é recomendada a troca de no mínimo uma vez por ano. Ajuda na redução do impacto de uma chave perdida, dando menos tempo de exposição dos dados.
Controle de acesso
Independente do processo utilizado no controle da chave, é preciso ter o controle de quem pode e não pode ter acesso. Isso pode ser realizado por meio de senhas e privilégios de cada usuário no sistema ou ambiente físico.
Criptografia Simétrica
Usa a mesma chave secreta para criptografar e descriptografar informações.
A imagem representa duas pessoas trocando informação através da internet usando criptografia simétrica.
Mais adiante vou discutir sobre o compartilhamento de chaves, mas por agora vamos dizer que somente Maria e João têm essa chave. Com isso dito, o fluxo é o seguinte:
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Maria quer enviar certo arquivo a João, então usa sua chave secreta para transformar o arquivo em um código ilegível (texto cifrado).
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Esse arquivo criptografado é enviado através da internet (e-mail, aplicativo de mensagens, etc.).
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Antes da mensagem chegar até João, hackers podem interceptar a mensagem, mas não vão conseguir ler seu conteúdo sem a chave secreta.
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Quando a mensagem chega até João, ele usa a mesma chave que Maria usou para criptografar para ter acesso ao conteúdo original do arquivo. Ou seja, João realiza a descriptografia.
Esse cenário retrata a troca de informação ideal, entretanto nesse modelo ainda existem muitos pontos vulneráveis. A criptografia simétrica é só mais um ponto muito importante de vários outros mecanismos usados em conjunto para assegurar a troca de informações segura na internet.
No cenário atual apenas a confidencialidade é preservada, o que significa que o hacker no meio não consegue descobrir o conteúdo da mensagem.
Ainda existem mais 3 aspectos da segurança da informação importantes resolvidos pela criptografia, este foi apenas um deles.
Criptografia Assimétrica
Usa um par de chaves matematicamente relacionadas: uma chave pública (compartilhada) e uma chave privada (secreta). A mensagem é criptografada com uma chave e só pode ser descriptografada pela outra chave do mesmo par.
Análogo à última imagem, temos Maria e João trocando informações através da internet. Mas, dessa vez eles optaram por usar a criptografia assimétrica. O esquema é o seguinte:
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Maria criptografa o arquivo com a chave pública de João (par da chave privada dele)
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Então Maria envia o arquivo para João através da internet
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A chave pública é de conhecimento público, qualquer um pode ter acesso
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O hacker poderia interceptar a mensagem, mas somente com a chave pública não é possível descriptografar
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Quando a mensagem chega até João, como dono da chave privada, ele pode descriptografar e ter acesso ao conteúdo original
Um dos pontos que fazem a criptografia assimétrica ser mais amplamente usada na troca de informações é devido à troca de chaves ser mais fácil. Diferente da simétrica, onde ambos devem ter a mesma chave que descriptografa, com isso, o compartilhamento da chave pode ficar mais arriscado.
Entretanto, existem alguns pros e contras de usar cada uma em relação ao outro. Por exemplo, a assimétrica tem um custo computacional maior, sendo assim mais custosa para muitos dados. Enquanto a simétrica é mais rápida para grandes volumes de dados, ela é mais vulnerável durante o processo de troca de chaves.
Entretanto, no mundo real o que acontece é o uso dos dois meios de criptografia. Aplicativos de mensagens, por exemplo, usam a criptografia assimétrica para estabelecer um canal seguro para troca de chaves, enquanto a troca de mensagem, sendo um processo mais ativo, é usada a criptografia simétrica.
Compartilhamento de chaves
Como podemos ver, a criptografia resolve grande parte dos problemas de segurança digital. Entretanto, ainda existe o problema no compartilhamento de chaves. Problema resolvido pelos algoritmos RSA e Diffie-Hellman, dois assuntos importantes em criptografia. Assuntos esses que merecem um post dedicado, caso contrário esse post ficaria muito extenso.
Conclusão
Espero ter cumprido com meu objetivo de dar uma introdução sólida sobre criptografia. Também espero ter despertado curiosidade em você leitor a pesquisar mais sobre criptografia e entender como a segurança da informação digital é feita.
O que você aprendeu:
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Conceito de chaves
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Como proteger suas chaves
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Diferença entre criptografia simétrica e assimétrica
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Exemplos práticos em imagens
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Detalhes técnicos e ganchos para pesquisas
Até logo!
Os algoritmos RSA e Diffie-Hellman, que ficaram de fora aqui, são o assunto do próximo post. Para não perder, assine o RSS.