O documento discute os fundamentos e tipos de criptografia, incluindo criptografia simétrica e assimétrica. Apresenta exemplos de algoritmos criptográficos como DES, RSA e Diffie-Hellman.

1. Auditoria e Segurança de TI
Aula 4 – Algoritmos para Criptografia.
Prof. Filipo Mór
www.filipomor.com
Bacharelado em Sistemas
de Informação

2. Agradecimento Especial
O material desta aula foi gentilmente cedido pelo
Prof. Marcelo Conterato, do SENAC-RS.

3. Agenda
• Criptografia – Serviços Oferecidos
• Criptografia - Fundamentos
• Tipos de Criptografia
– Criptografia Simétrica
– Criptografia Assimétrica

4. Segurança por Criptografia
• Necessita de chaves e/ou identificação.
• Chaves
– Algo que o usuário sabe (senha).
– Algo que o usuário possui (cartão).
– Algo que o usuário é (voz, digital, íris, rosto).
• Necessário gerenciar as chaves.
• Necessário distribuir as chaves.
Criptografia – Segurança da Informação
4

5. “A criptografia não oferece nenhuma
solução mágica para problemas de
segurança da informação. O que oferece
são técnicas que permitem escolher o
terreno e a maneira que torne possível
ao usuário se defender no mundo dos
bits.”
5

6. Serviços Descrição
Disponibilidade Garante que uma informação estará disponível
para acesso no momento desejado.
Integridade Garante que o conteúdo da mensagem não foi
alterado.
Controle de
acesso
Garante que o conteúdo da mensagem será
acessado somente por pessoas autorizadas.
Autenticidade da
origem
Garante a identidade de quem está enviando a
mensagem.
Não-repudio Previne que alguém negue o envio e/ou
recebimento de uma mensagem.
Privacidade
(confidencialidade
ou sigilo)
Impede que pessoas não autorizadas tenham
acesso ao conteúdo da mensagem, garantindo que
apenas a origem e o destino tenham conhecimento.
Criptografia – Serviços Oferecidos
6

7. Criptografia – Serviços Oferecidos
Exemplo de aplicação: Compra pela Internet
• Informação que permite a transação - valor e descrição do produto
adquirido - precisa estar disponível no dia e na hora que o cliente desejar
efetuá-la (disponibilidade).
• O valor da transação não pode ser alterado (integridade).
• Somente o cliente que está comprando e o comerciante devem ter acesso à
transação (controle de acesso).
• O cliente que está comprando deve ser quem diz ser (autenticidade).
• O cliente tem como provar o pagamento e o comerciante não tem como
negar o recebimento (não-repúdio).
• O conhecimento do conteúdo da transação fica restrito aos envolvidos
(privacidade).
7

8. Fundamentos de Criptografia
• Componentes básicos para o ciframento de uma
mensagem:
– Algoritmo
– Chave
Princípio de Kerckhoff (1883): Todos os algoritmos devem ser públicos;
apenas as chaves são secretas.
8

9. Fundamentos de Criptografia
Vantagens importantes para o uso de chaves
• Permite a utilização do mesmo algoritmo criptográfico para a
comunicação com diferentes receptores, trocando apenas a
chave.
• Permite trocar facilmente a chave no caso de uma violação,
mantendo o mesmo algoritmo.
• Número de chaves possíveis depende do tamanho (número de
bits) da chave.
– Exemplo: uma chave de 8 bits permite uma combinação de
no máximo 256 chaves. Quanto maior o tamanho da chave,
mais difícil quebrá-la.
9

10. Criptografia - Tipos
Tipos básicos de Criptografia
(em relação ao uso de chaves)
– Criptografia Simétrica (chave secreta)
– Criptografia Assimétrica (chave pública)
Chave (A) Fechada Chave (A) Aberta
Chave (A)
Fechada
Chave (B)
Aberta 10

11. Criptografia Simétrica
Texto claro Mensagem cifrada
– Utiliza uma mesma chave tanto para cifrar como para
decifrar (ou pelo menos a chave de decifração pode ser
obtida trivialmente a partir da chave de cifração)
A mesma chave utilizada para “fechar o cadeado”
é utilizada para “abrir o cadeado”.
11

12. Criptografia Simétrica
Criptografia Simétrica - Requer uma chave compartilhada
Para: Banco
De: Affonso
Data: 16, Abr, 2001
Transferir R$ 2,5
milhões da conta
254674-12 para
a conta 071517-08
Affonso
*> *ql3*UY
#~00873/JDI
c4(DH: IWB(883
LKS9UI29as9eea
qw9vijhas9djerhp7
(*Y23k^wbvlqkwc
zqw-_89237xGyjdc
Biskdue di7@94
Criptografia
+ + Algoritmo
=
Descriptografia
Para: Banco
De: Affonso
Data: 16, Abr, 2001
Transferir R$ 2,5
milhões da conta
254674-12 para
a conta 071517-08
Affonso
*> *ql3*UY
#~00873/JDI
c4(DH: IWB(883
LKS9UI29as9eea
qw9vijhas9djerhp7
(*Y23k^wbvlqkwc
zqw-_89237xGyjdc
Biskdue di7@94
+ + =Algoritmo
12

13. Criptografia Simétrica
– Algoritmos simétricos - exigem que a chave seja
mantida secreta, do conhecimento exclusivo dos dois
interlocutores.
– É requerido um canal seguro que permita a um
usuário transmitir a chave ao seu interlocutor.
Se uma pessoa quer se comunicar com outra com segurança, ela deve
passar primeiramente a chave utilizada para cifrar a mensagem. Este
processo é chamado distribuição de chaves.
13

14. Criptografia Simétrica
Uso de algoritmo criptográfico simétrico (chave secreta)
Cifrar Decifrar
Canal Seguro
Canal Inseguro
Mensagem
(abcdef...z)
Mensagem
(abcdef...z)
Criptograma
(abcdef...z)
Chave
K
Chave
K
BobAlice
Alice e Bob precisam acordar uma chave secreta que irá proteger as
mensagens trocadas entre eles.
14

15. Criptografia Simétrica
– Alice cifra uma mensagem - utiliza um algoritmo de
ciframento e uma chave secreta para transformar uma
mensagem clara em um texto cifrado.
– Bob decifra uma mensagem - utiliza o algoritmo de
deciframento correspondente e a mesma chave para
transformar o texto cifrado em uma mensagem em
claro.
– Eva - não possui a chave secreta, mesmo conhecendo
o algoritmo, não consegue decifrar a mensagem.
– A segurança do sistema reside não mais no
algoritmo e sim na chave empregada. É ela que
agora, no lugar do algoritmo, deverá ser mantida em
segredo por Alice e Bob.
15

16. Criptografia Simétrica
Exemplos de algoritmos que utilizam
chaves secretas:
• DES
• Triple DES
• IDEA
• RC2
• AES
16

17. Criptografia Simétrica
Algoritmo
Simétrico
Bits Descrição
DES 56 •Data Encryption Standard (DES) - algoritmo simétrico mais
disseminado no mundo.
•Utiliza cifras de blocos de 64 bits, chave de 56 bits,
substituição monoalfabética (alfabeto:256 símbolos).
•Criado pela IBM em 1977, permite cerca de 72 quadrilhões
de combinações (256), considerado pequeno, quebrado
por "força bruta" em 1997 em um desafio lançado na
Internet.
•NIST (National Institute of Standards and Technology) -
lançou o desafio, recertificou o DES pela última vez em
1993 e desde então está recomendando o 3DES.
•O NIST propôs um substituto ao DES - deve aceitar chaves
de 128, 192 e 256 bits, operar com blocos de 128 bits.
17

18. Criptografia Assimétrica
Texto claro Mensagem cifrada
– As chaves são sempre geradas aos pares: uma para cifrar
e a sua correspondente para decifrar.
– A chave pública é divulgada, a chave privada é
proprietária (normalmente não abandona o ambiente onde
foi gerada).
Uma chave é utilizada para “fechar o cadeado” e outra
chave, diferente, mas relacionada à primeira,
é utilizada para “abrir o cadeado” 18

19. Criptografia Assimétrica
Criptografia Assimétrica - Não possui segredos compartilhados
Para: Banco
De: Affonso
Data: 16, Abr, 2001
Transferir R$ 2,0
milhões da conta
254674-12 para
a conta 071517-08
Affonso
*> *ql3*UY
#~00873/JDI
c4(DH: IWB(883
LKS9UI29as9%#@
qw9vijhas9djerhp7
(*Y23k^wbvlqkwc
zqw-_89237xGyjdc
Biskdue di7@94
Criptografia
+ + Algoritmo
=
Chave Pública
Descriptografia
Para: Banco
De: Affonso
Data: 16, Abr, 2001
Transferir R$ 2,0
milhões da conta
254674-12 para
a conta 071517-08
Affonso
*> *ql3*UY
#~00873/JDI
c4(DH: IWB(883
LKS9UI29as9%#@
qw9vijhas9djerhp7
(*Y23k^wbvlqkwc
zqw-_89237xGyjdc
Biskdue di7@94
+ + Algoritmo
=
Chave Privada
As duas chaves são relacionadas através de um processo matemático,
usando funções unidirecionais para a codificação da informação.
19

20. Criptografia Assimétrica
– Algoritmos assimétricos - permitem que a chave de cifração
possa ser tornada pública, disponibilizando-a em um “canal
público” (Ex.: repositório de acesso público) – chave-pública.
– Qualquer um pode cifrar mensagens com uma dada chave-pública.
– Somente o destinatário, detentor da correspondente chave de
decifração (chave-privada, ou secreta), poderá decifrar a
mensagem.
A chave-privada não precisa e nem deve ser dada a conhecer a ninguém,
devendo ser guardada em segredo pelo seu detentor apenas, que deve
também ter sido o responsável pela geração do seu par de chaves, enquanto
a chave-pública pode ser publicada livremente.
20

21. Criptografia Assimétrica
Uso de algoritmo criptográfico assimétrico (chave pública).
Cifrar Decifrar
Canal Público
Canal Inseguro
Mensagem
(abcdef...z)
Mensagem
(abcdef...z)
Criptograma
(abcdef...z)
Chave
KPública
Chave
KSecreta
BobAlice
Para que Alice envie uma mensagem confidencial a Bob, ela deve encriptar
essa mensagem com a chave pública de Bob que, de posse de sua chave
privada, consegue descriptá-la. Como, em tese, ninguém tem acesso à
chave privada de Bob, ninguém pode descriptar a mensagem.
21

22. Criptografia Assimétrica
– Descrição do funcionamento do sistema
(forma simplificada)
• Bob e todos os que desejam comunicar-se de modo
seguro geram uma chave de ciframento e sua
correspondente chave de deciframento.
• Bob mantém secreta a chave de deciframento; esta
é chamada de sua chave privada.
• Bob torna pública a chave de ciframento: esta é
chamada de sua chave pública.
• Qualquer pessoa pode obter uma cópia da chave
pública. Bob encoraja isto, enviando-a para seus
amigos ou publicando-a em boletins. Eva não tem
nenhuma dificuldade em obtê-la.
22

23. Criptografia Assimétrica
– Descrição do funcionamento do sistema
(forma simplificada)
• Alice deseja enviar uma mensagem a Bob: precisa
primeiro encontrar a chave pública dele. Feito isto, ela
cifra sua mensagem utilizando a chave pública de Bob,
despachando-a em seguida.
• Bob recebe a mensagem, a decifra facilmente com sua
chave privada.
• Eva, que interceptou a mensagem em trânsito, não
conhece a chave privada de Bob, embora conheça sua
chave pública. Mas este conhecimento não a ajuda a
decifrar a mensagem.
• Mesmo Alice, que foi quem cifrou a mensagem com a
chave pública de Bob, não pode decifrá-la agora. 23

24. Criptografia Assimétrica
Exemplos de algoritmos que utilizam chaves
públicas:
• RSA
• ElGamal
• Diffie-Hellman
• Curvas Elípticas
24

25. Criptografia Assimétrica
Algoritmo Descrição
RSA •Possui este nome devido a seus inventores: Ron Rivest, Adi
Shamir e Len Adleman, que o criaram em 1977 no MIT.
•Amplamente utilizado e uma das mais poderosas formas de
criptografia de chave pública conhecidas. Utiliza números
primos.
•Premissa por trás do RSA: é fácil multiplicar dois números
primos para obter um terceiro número, mas muito difícil recuperar
os dois primos a partir daquele terceiro número - fatoração.
•Exemplo: Fatores primos de 3.337 são 47 e 71. Geração da
chave pública: multiplicar dois primos grandes; qualquer um pode
fazer isto. Derivar a chave privada a partir da chave pública:
fatorar um grande número. Se o número for grande o suficiente e
bem escolhido, então ninguém pode fazer isto em uma
quantidade de tempo razoável.
25

26. Criptografia Assimétrica
Algoritmo Descrição
RSA •Segurança: dificuldade de fatoração de números grandes.
•Uma chave RSA de 512 bits foi quebrada em 1999 pelo
Instituto Nacional de Pesquisa da Holanda, com o apoio de
cientistas de mais 6 países. Levou cerca de 7 meses e foram
utilizadas 300 estações de trabalho para a quebra.
•Fato preocupante: percentual significativo dos sites de
comércio eletrônico utilizam chaves RSA de 512 bits.
26

27. Criptografia Assimétrica
Algoritmo Descrição
ElGamal •Matemática diferente da utilizada no RSA.
•O algoritmo envolve a manipulação matemática de grandes
quantidades numéricas.
•Obtém sua segurança da dificuldade de se calcular
logaritmos discretos em um corpo finito, o que lembra
bastante o problema da fatoração.
27

28. Criptografia Assimétrica
Algoritmo Descrição
Diffie-Hellman •Também baseado no problema do logaritmo discreto
(exponenciação discreta), é o criptosistema de chave
pública mais antigo ainda em uso.
•O conceito de chave pública foi introduzido pelos autores
deste criptosistema em 1976.
•Cada participante inicia com sua chave secreta e através da
troca de informações é derivada uma outra chave chamada
chave de seção, que será usada para futuras comunicações.
28

29. Criptografia Assimétrica
– Vantagens
• Mais segura do que a criptografia simétrica, por não precisar
comunicar ao receptor a chave necessária para descriptografar a
mensagem.
• Permite que qualquer um possa enviar uma mensagem secreta,
utilizando apenas a chave pública de quem irá recebê-la.
• Como a chave pública está amplamente disponível, não há
necessidade do envio de chaves como no modelo simétrico.
• A confidencialidade da mensagem é garantida, enquanto a chave
privada estiver segura. Caso contrário, quem possuir acesso à chave
privada terá acesso às mensagens.
– Desvantagem
• Costuma ser mais lenta do que a criptografia simétrica.
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30. Criptografia Simétrica x Assimétrica
Simétrica Assimétrica
Funcionamento
• Utiliza um algoritmo e uma
chave para cifrar e decifrar
Requisito de Segurança
• A chave tem que ser mantida
em segredo
• Tem que ser impossível decifrar
a mensagem
• Algoritmo mais alguma parte do
texto cifrado devem ser
insuficientes para obter a chave
Funcionamento
• Utiliza um algoritmo e um par
de chaves para cifrar e decifrar
Requisito de Segurança
• Uma chave é pública e a outra
tem que ser mantida em
segredo
• Algoritmo com alguma parte do
texto cifrado com uma das
chaves não devem ser
suficientes para obter a outra
chave
30

31. Importância da Criptografia
• Assinaturas Digitais;
• Protocolos de segurança (IPSec);
• Certificados Digitais
• VPN
31

32. Segurança - Biometria
Formas de Autenticação
1. Alguma coisa que você conhece:
– Password
– Número de identificação (CPF, RG )
2. Alguma coisa que você tem:
– Cartão de banco
– Chave
3. Alguma coisa que você é:
– Biometria
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33. Segurança - Biometria
Evolução dos métodos de verificação pessoal
O que
você sabe
O que
você carrega
O que
você é
Evolução
senha
Cartões
tradicionais
token
Smart cards
Impressão
digital face
voz mão
íris
assinatura
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34. Segurança - Biometria
• Biometria - conjunto de métodos automatizados para
reconhecer uma pessoa, com base em características
comportamentais ou fisiológicas.
• Características Fisiológicas:
– Face
– Impressões digitais
– Geometria da mão
– Íris
– Voz
• Características Comportamentais:
– Escrita manual
– Assinatura
– Digitação em Teclado
Fonte: prof. Adilson Gonzaga
34

35. Segurança - Biometria
Dispositivos utilizados na segurança por Biometria
35

36. Segurança - Biometria
Dispositivos utilizados na segurança por Biometria
Dispositivos com sensores de
impressão digital
36

37. Análise da Íris
37

38. Segurança - Biometria
“A Biometria pode proporcionar um meio
mais seguro de proteger dados em
sistemas computacionais, do que o
simples password utilizado hoje.
A senha que não se esquece”
38

39. Dúvidas e Comentários?
Agradecimentos:
Prof. Marcelo Conterato
Prof. Samuel Souza
Faculdade Dom Bosco de Porto Alegre
Bacharelado em Sistemas de Informação
Prof. Filipo Mór 2015/01
Auditoria e Segurança em TI