O que é criptografia? Um guia completo

Uma breve história da criptografia

A criptografia para o público em geral na web é algo bastante novo e, agora, relativamente normalizado. No início, a criptografia de dados era exclusivamente uma medida de segurança do Estado: manter segredos nacionais ou militares em segurança e impedir que inimigos (reais ou potenciais) tivessem acesso a eles. À medida que a internet se tornou um recurso de uso mais público na década de 1990, a linguagem em torno da criptografia e sua acessibilidade mudaram. Os termos “segurança” ou “privacidade” foram, com razão, estendidos ao público em geral. Mas essa necessidade de ocultar informações é, na verdade, bastante antiga.

As origens antigas da criptografia

A prática de ocultar mensagens remonta às civilizações antigas. Heródoto relata como Histeaus tatuou uma mensagem secreta no couro cabeludo raspado de um escravo, ocultando-a à medida que o cabelo crescia novamente. Isso é esteganografia — ocultar, e não transformar, uma mensagem.

Por volta de 700–500 a.C., surgiram cifras para codificar informações confidenciais, como comunicações militares. Os primeiros métodos incluíam simples substituições de letras (A=Z, B=Y). Com o tempo, a criptografia tornou-se mais complexa. As máquinas “Enigma” da Alemanha nazista usavam cifras complexas baseadas em rotores, e decifrá-las ajudou os Aliados a vencer a Segunda Guerra Mundial.

Podemos, portanto, dizer que a criptografia é tão antiga quanto o momento em que a linguagem humana se tornou política e tão nova quanto a linguagem continua a se tornar digital.

A criptografia como tecnologia de segurança moderna

A criptografia digital e computacional moderna foi desenvolvida na década de 1970, em grande parte por meio do financiamento de pesquisas e de iniciativas dos EUA. government. O RSA (Rivest–Shamir–Adleman) foi um dos resultados desse trabalho. Esses esforços não foram exatamente mantidos em segredo, já que envolviam pesquisadores acadêmicos e empresas de tecnologia como a IBM, trabalhando sob contratos governamentais. Mas os resultados eram mantidos em sigilo absoluto e considerados ativos de segurança nacional. A tecnologia criptográfica chegou a ser classificada como “munição” ou arma nos EUA. lei para restringir e processar judicialmente sua exportação durante a Guerra Fria.

A criptografia como um recurso público de privacidade

Por meio de processos judiciais, ativismo e iniciativas tecnológicas de base, os EUA as leis de criptografia foram flexibilizadas, permitindo que as mensagens criptografadas se espalhassem globalmente — dando origem à privacidade digital.

Na década de 2010, a maioria dos serviços da web adotou o AES ou protocolos semelhantes, tornando a criptografia o padrão para navegação, e-mails e compras online.

Hoje, a luta por uma criptografia segura e livre de backdoors continua. Mas, primeiro, vamos explorar como funciona a criptografia.

O que é criptografia?

Criptografia é a transformação de dados de forma que fiquem ilegíveis, exceto para aqueles que possuem as chaves criptográficas necessárias para desbloqueá-los. Pense nisso, em primeiro lugar, como colocar suas informações confidenciais em uma sala impenetrável, inacessível sem uma chave especial que somente você possui. Afinal, “criptografar” significa selar, proteger ou manter em segredo. Mas, em vez de ficarem protegidos por uma sala física, seus dados são transformados em código digital.

Processo de criptografia

A criptografia transforma seus dados de “texto simples” (original e legível, ou “à vista”) em “texto cifrado” (ilegível, oculto sob uma “cifra” ou quebra-cabeça). Algoritmos especiais transformam cada letra ou valor em seus dados de forma que, mesmo que alguém os interceptasse, eles seriam indecifráveis. Os algoritmos modernos de criptografia que discutiremos incluem AES, RSA e ECC (Criptografia de Curva Elíptica).

Níveis de segurança das chaves de criptografia

A força da criptografia é determinada pelo comprimento numérico (ou número de bits) da(s) chave(s) de criptografia: quanto mais longa a chave, mais difícil é decifrá-la. Em 2001, o AES foi estabelecido como criptografia de 128 bits tanto para uso confidencial quanto geral, e também é compatível com chaves de 256 bits. A criptografia AES tornou efetivamente obsoleto o DES (Data Encryption Standard) original de 56 bits.

Para segurança avançada, a criptografia de 256 bits é agora o padrão, e bits ainda maiores são usados em casos sensíveis. Para compreender a força de algo como a criptografia de 256 bits, observe que existem aproximadamente 10^77 combinações numéricas e chaves possíveis.

Tipos básicos de criptografia

As principais formas de criptografia se distinguem pela maneira como as chaves, e de que tipos, são compartilhadas entre partes confiáveis. Na prática atual, as seguintes formas de criptografia são frequentemente combinadas para formar protocolos de criptografia híbridos.

Criptografia simétrica

A criptografia simétrica usa a mesma chave compartilhada tanto para criptografar quanto para descriptografar um pacote de dados. Tanto o remetente quanto o destinatário devem, portanto, possuir a chave ou compartilhá-la com antecedência, a fim de criptografar e descriptografar a mensagem, respectivamente. AES é o principal padrão simétrico, que criptografa dados em blocos de tamanho fixo de 128 bits.

Por ser significativamente mais eficiente, a criptografia simétrica é particularmente útil para grandes quantidades de dados em repouso, como na proteção do armazenamento de bancos de dados. No entanto, um problema com a criptografia simétrica é que a chave deve ser compartilhada de forma segura entre várias partes, o que representa um risco à segurança sem criptografia. É aqui que a criptografia assimétrica entra em ação.

Criptografia assimétrica

A criptografia assimétrica, ou criptografia de chave pública, utiliza duas chaves interligadas: uma chave pública para criptografia e uma chave privada para descriptografia. Essas chaves estão matematicamente ligadas por meio de grandes números primos, garantindo que os dados criptografados com uma só possam ser descriptografados com a outra. Chaves públicas podem ser compartilhadas livremente, permitindo que qualquer pessoa criptografe mensagens que somente a chave privada do destinatário pode descriptografar.

Criptografia de Curvas Elípticas (ECC)

ECC (Criptografia de Curvas Elípticas) é uma forma de criptografia assimétrica em rápido crescimento, baseada em curvas elípticas sobre campos finitos. Ele gera chaves públicas e privadas usando problemas matemáticos complexos, oferecendo forte segurança com esforço computacional mínimo. Uma chave ECC de 256 bits equivale a uma chave RSA de 3072 bits, tornando o ECC ideal para certificados SSL/TLS, blockchain, WireGuard e segurança móvel.

Novas formas de criptografia

Novos métodos de criptografia também estão surgindo. O WireGuard, por exemplo, usa o ChaCha20, que é uma cifra de fluxo rápida e segura que criptografa os dados bit por bit. Frequentemente combinado com o Poly1305 para autenticação, o ChaCha20-Poly1305 é altamente eficiente e resistente a ataques cibernéticos.

Criptografia híbrida para tráfego online

A criptografia também pode assumir formas híbridas e em múltiplas camadas para proteger melhor os dados em trânsito. Como vimos, a criptografia simétrica é rápida, mas, por si só, não oferece uma maneira segura e criptografada de compartilhar chaves. A criptografia de chave pública oferece uma solução para isso. Modelos híbridos (incluindo ECC) combinam protocolos de criptografia simétrica e assimétrica em diferentes níveis para oferecer segurança de chave e otimização de criptografia.

Saiba mais sobre protocolos de criptografia com VPNs no guia da Nym.

Protocolos de segurança na Internet

A forma mais difundida de criptografia híbrida são, na verdade, os próprios protocolos que hoje protegem o tráfego na web: o SSL (Secure Socket Layer) original, o TLS (Transport Layer Security), que foi desenvolvido e aprimorado a partir do SSL, e o HTTPS, que é uma camada sobre o TLS/SSL.

SSL/TLS é o processo de estabelecer inicialmente uma conexão criptografada. Isso começa com o seu navegador e o serviço web, autenticando o certificado TLS/SSL deste último e sua validade por meio de uma autoridade certificadora (CA) confiável para garantir que se trata do servidor legítimo. Em seguida, uma chave de criptografia simétrica é trocada de forma segura para criptografar e descriptografar seus dados.

Criptografia multicamadas

Normalmente, os dados do usuário são criptografados uma única vez, pois isso é adequadamente seguro e rápido. No entanto, existem maneiras pelas quais os dados podem ser criptografados várias vezes. Conectar-se a uma VPN provavelmente envolverá a criptografia dupla dos seus dados: primeiro pela conexão HTTPS com o destino e, em seguida, pelo túnel da VPN. Essas etapas de criptografia formam, essencialmente, camadas, sendo o HTTPS a primeira camada em torno do núcleo de seus dados em texto simples.

Outros procedimentos de roteamento apresentam projetos de camadas mais complexos. A criptografia onion da rede Tor é outro exemplo bem conhecido de criptografia híbrida, adicionando criptografia em várias camadas para proteger a rota de um pacote através de sua rede de roteamento composta por três servidores (ou nós). O Sphinx foi projetado especificamente para comunicações anônimas em uma mixnet como a que alimenta o NymVPN.

Otimização de velocidade

Quanto mais robusto for o processo de criptografia, mais a latência será um problema. Chaves mais longas, trocas de chaves em múltiplas etapas, múltiplas camadas de criptografia e descriptografia e roteamento em múltiplos nós: tudo isso aumenta o tempo de computação do processo. Mas, sem dúvida, isso aumenta a segurança.

Em última análise, a segurança e a privacidade online sempre envolverão um equilíbrio entre velocidade e desempenho. Portanto, ao escolher um protocolo de criptografia, ou um serviço como uma VPN baseada nele, é importante considerar quais algoritmos de criptografia e protocolos de roteamento estão sendo usados.

Técnicas para quebrar a criptografia

É possível quebrar a segurança da criptografia? Em princípio, sim. Na prática, porém, “quebrar” os padrões modernos de criptografia de frente não é possível atualmente. Fazer isso exigiria enormes recursos computacionais que, até o momento, não se sabe que existam. A única preocupação é quando esses recursos computacionais se tornarão praticamente viáveis. De qualquer forma, vamos detalhar as maneiras possíveis de fazer isso.

Aquisição de chaves

A maneira mais direta de comprometer a criptografia — ou seja, acessar dados criptografados de forma ilegítima — é obter a(s) chave(s) de en/decryption. Isso pode ser feito de várias maneiras.

• Erro do usuário: Chaves privadas costumam ser expostas devido a um gerenciamento inadequado, como reutilização ou compartilhamento inseguro. Assim como as senhas, se comprometidas, elas podem ser exploradas.
• Ataques cibernéticos: Hackers obtêm chaves por meio de phishing, ataques man-in-the-middle ou violações de bancos de dados. O phishing induz os usuários a revelarem credenciais, enquanto os invasores podem interceptar trocas de chaves ou acessar chaves em texto simples armazenadas de forma insegura.
• Engenharia social: Táticas psicológicas como spear phishing ou baiting induzem os usuários a compartilhar chaves. Por exemplo, um e-mail falso de TI pode alegar falsamente uma violação de segurança, manipulando os usuários para que revelem chaves de criptografia.

Mesmo que algum desses ataques seja bem-sucedido, esses métodos não quebram nem violam tecnicamente a criptografia em si, mas sim exploram vulnerabilidades humanas para obter acesso às chaves.

Ataques de força bruta

Ataques de força bruta tentam adivinhar sistematicamente as chaves de criptografia por tentativa e erro. No entanto, à medida que o comprimento da chave aumenta, as combinações possíveis crescem exponencialmente, tornando esses ataques impraticáveis.

Embora a criptografia de 56 bits tenha sido quebrada em questão de horas e tenha sido descontinuada, a criptografia de 128 bits continua intocada. Chaves avançadas, como a criptografia de 256 bits, tornam os ataques de força bruta praticamente impossíveis, exigindo uma quantidade irrealista de tempo e poder de computação.

Criptoanálise

Onde quer que existam códigos, surgem tentativas de quebrá-los. Criptoanálise, que remonta aos tempos antigos, examina padrões de linguagem para decifrar códigos, reduzindo as possibilidades e analisando padrões de frequência.

Com a criptografia digital, isso é muito mais complexo. A criptoanálise moderna busca padrões no texto cifrado para restringir as possibilidades de chaves, mas as técnicas atuais continuam sendo, em grande parte, impraticáveis.

Ataques de canal lateral

Ataques de canal lateral não têm como alvo a criptografia em si, mas analisam dados que vazam do processo de criptografia, como o consumo de energia do computador e o tempo de processamento. Esses metadados podem ser usados para identificar com mais precisão o tipo de algoritmo de criptografia que está sendo utilizado e os parâmetros das chaves. Mas novamente, os modernos algoritmos de criptografia de 128 e 256 bits permanecem praticamente impossíveis de quebrar, mesmo que o algoritmo seja conhecido.

Computação quântica

A computação quântica apresenta um risco futuro para criptografia, capaz de processar várias computação simultaneamente. Embora sejam em grande parte teóricos, esses supercomputadores poderiam superar os sistemas tradicionais em ataques de força bruta e criptoanálise. Embora seu impacto exato ainda seja especulativo, essa ameaça impulsionou o desenvolvimento da criptografia resistente a ataques quânticos para fortalecer a criptografia contra uma possível descriptografia quântica.

Limites da criptografia para privacidade

Os métodos modernos de criptografia são praticamente impenetráveis, o que significa que o conteúdo do seu tráfego e das suas comunicações online, se criptografados de ponta a ponta, devem estar seguros. No entanto, a criptografia de dados por si só é uma proteção necessária, mas não suficiente.

Mesmo com o conteúdo dos nossos dados criptografado, há muitos agentes e sistemas baseados em IA nos rastreando ativamente online e coletando nossos metadados, ou seja, os dados relacionados ao tráfego criptografado de tudo o que fazemos.

Vazamento de metadados

Os metadados de tráfego são altamente reveladores, mesmo quando as mensagens estão criptografadas. Dados legíveis, como endereços IP, tipo de dispositivo, localização, IP do destinatário e carimbos de data/hora das atividades, ainda podem vazar. Embora isso não exponha dados pessoais diretamente, pode ser vinculado a registros de provedores de internet (ISPs) ou VPNs centralizadas. Mais comumente, terceiros analisam esses dados para inferir padrões de comportamento e interesses dos usuários.

Análise de tráfego

Análise de tráfego compila frequências de conexão, hábitos de navegação, interesses e tendências políticas, criando um vasto banco de dados pessoais. Mesmo que as mensagens ou transações sejam criptografadas, o rastreamento baseado em IA ainda pode analisar e inferir o comportamento e os interesses do usuário, muitas vezes sem consentimento.

Conclusão

A criptografia moderna é essencial para a segurança online, mas insuficiente para a verdadeira privacidade. Com o rastreamento e a vigilância generalizados de dados, são necessárias ferramentas adicionais de privacidade.

As VPNs tradicionais costumam centralizar os metadados dos usuários, tornando-as vulneráveis a violações e vigilância. VPNs descentralizadas como a NymVPN eliminam esses riscos ao impedir a manutenção de registros e usar roteamento multi-hop para uma proteção mais forte contra a análise de tráfego.

Para saber mais sobre criptografia em VPNs, explore os protocolos WireGuard e OpenVPN da Nym.