Encriptação
Na criptografia, a encriptação é o processo de transformar informações de forma que, idealmente, apenas partes autorizadas possam decodificá-las. Esse processo converte a representação original da informação, conhecida como texto claro, em uma forma alternativa conhecida como texto cifrado. A encriptação em si não previne a interceptação, mas impede o acesso ao conteúdo inteligível por um potencial interceptador.
Antiguidade
Uma das primeiras formas de encriptação é a substituição de símbolos, encontrada pela primeira vez na tumba de Khnumhotep II, que viveu em 1900 a.C. no Egito. A encriptação por substituição de símbolos é "não padrão", o que significa que os símbolos exigem uma cifra ou chave para serem compreendidos. Esse tipo de encriptação primordial foi usado em toda a Grécia Antiga e Roma para fins militares. Um dos desenvolvimentos de encriptação militar mais famosos foi a Cifra de César, na qual uma letra do texto puro é deslocada um número fixo de posições ao longo do alfabeto para obter a letra codificada. Uma mensagem codificada com esse tipo de encriptação poderia ser decodificada conhecendo-se o número fixo do deslocamento.
Séculos XIX–XX
Por volta de 1790, Thomas Jefferson teorizou uma cifra para codificar e decodificar mensagens a fim de fornecer uma forma mais segura de correspondência militar. A cifra, conhecida hoje como Cifra de Roda ou Disco de Jefferson, embora nunca tenha sido construída por ele, foi concebida como um carretel que poderia embaralhar uma mensagem em inglês de até 36 caracteres. A mensagem poderia ser decriptada inserindo o texto embaralhado em um receptor com uma cifra idêntica. Um dispositivo semelhante ao Disco de Jefferson, o M-94, foi desenvolvido em 1917 de forma independente pelo major do Exército dos Estados Unidos Joseph Mauborgne. Este dispositivo foi usado nas comunicações militares dos EUA até 1942.
Era moderna
Hoje, a encriptação é usada na transferência de comunicações pela Internet para fins de segurança e comércio. À medida que o poder de processamento aumenta, a encriptação computacional evolui constantemente para prevenir ataques de escuta clandestina. Uma das primeiras cifras de bloco modernas amplamente adotadas, o Data Encryption Standard (DES), usava uma chave de 56 bits com cerca de 7 , 2 × 10 16 {\displaystyle 7,2\times 10^{16}} possibilidades; ela foi quebrada em 1999 pelo decifrador DES da EFF, que levou 22 horas e 15 minutos para fazê-lo. Os padrões modernos geralmente usam chaves mais robustas, como AES (modo de 256 bits), Twofish, ChaCha20-Poly1305 e Serpent. O AES-128 possui um espaço de chave de 2 128 {\displaystyle 2^{128}} combinações possíveis, tornando a busca exaustiva por chaves computacionalmente inviável com a tecnologia atual. A opção mais provável para quebrar cifras com chaves longas é encontrar vulnerabilidades no próprio algoritmo, como vieses inerentes e portas dos fundos (backdoors), ou explorando efeitos colaterais físicos por meio de ataques de canal lateral. Por exemplo, o RC4, uma cifra de fluxo, foi descontinuado devido a vieses e vulnerabilidades em sua estrutura.
No contexto da criptografia, a encriptação serve como um mecanismo para garantir a confidencialidade. Como os dados navegam pela Internet, informações confidenciais, como senhas e comunicações pessoais, podem ser expostas a interceptações. O processo de encriptar e decriptar mensagens envolve chaves. Os dois tipos principais de esquemas de encriptação são a criptografia de chave simétrica e a de chave pública (ou assimétrica). Muitos algoritmos criptográficos utilizam aritmética modular em suas implementações.
Tipos
Em esquemas de chave simétrica, as chaves de encriptação e decriptação são idênticas. As partes que se comunicam devem compartilhar a mesma chave secreta para garantir a comunicação. Em esquemas de criptografia de chave pública, a chave de encriptação é divulgada publicamente para que qualquer pessoa possa encriptar mensagens, mas apenas o destinatário possui a chave privada necessária para a decriptação. A encriptação de chave pública foi descrita originalmente em um documento secreto em 1973; anteriormente, todos os esquemas dependiam exclusivamente de chaves simétricas.:478 O trabalho publicado por Diffie e Hellman introduziu publicamente a troca de chaves Diffie–Hellman, um método inovador para estabelecer um segredo compartilhado sobre um canal inseguro.
A encriptação é historicamente utilizada por forças militares e governos para proteger informações sigilosas. Hoje, é amplamente aplicada na proteção de dados em sistemas civis. Por exemplo, relatórios do Computer Security Institute indicam uso massivo de encriptação tanto para dados armazenados quanto para dados em trânsito. A encriptação protege dados "em repouso" (como arquivos salvos em discos rígidos e unidades USB) contra vazamentos decorrentes de perda ou roubo de hardware. Sistemas de gestão de direitos digitais (DRM) também utilizam técnicas de encriptação para restringir a cópia não autorizada de mídia e softwares. Na proteção de dados em trânsito, a encriptação impede a interceptação em redes de computadores (como a Internet e o e-commerce), redes móveis, dispositivos Bluetooth e caixas eletrônicos.
Conformidade regulatória
A encriptação é um requisito frequente em legislações de proteção de dados. No contexto da lei norte-americana HIPAA, a encriptação de informações de saúde eletrônicas protegidas (ePHI) é uma medida regulamentada para garantir a privacidade do paciente. De maneira idêntica, o PCI DSS exigido pela indústria de cartões de pagamento estabelece que os números de contas principais (PANs) armazenados sejam mantidos ilegíveis por meio de métodos como a encriptação, além de exigir o uso obrigatório de encriptação para proteger os dados transmitidos por redes abertas e públicas.
Eliminação de dados
Os métodos convencionais de exclusão de dados envolvem a sobrescrita física da mídia de armazenamento, o que pode ser um processo demorado. A criptografia permite o método conhecido como destruição criptográfica (crypto-shredding), no qual o acesso aos dados é permanentemente inviabilizado ao deletar apenas a chave de encriptação correspondente. Um exemplo prático ocorre em dispositivos iOS, nos quais a chave é mantida em um armazenamento apagável dedicado.
Embora essencial para a segurança da informação, a encriptação apresenta limitações inerentes, como a dependência do tamanho das chaves e a vulnerabilidade a novos avanços de processamento. O tamanho da chave determina diretamente a resistência contra ataques de força bruta. Por exemplo, a chave de 56 bits do antigo DES tornou-se obsoleta à medida que a capacidade computacional avançou, permitindo sua quebra rápida. A emergência da computação quântica representa um desafio relevante para os algoritmos de encriptação atuais. Embora os computadores quânticos não sejam genericamente mais rápidos que os clássicos em todas as tarefas, algoritmos específicos oferecem acelerações substanciais. Com o algoritmo de Shor, um computador quântico de escala suficiente poderia resolver problemas de fatoração de inteiros e logaritmo discreto em tempo polinomial, tornando vulneráveis os criptossistemas assimétricos atuais, como RSA e curva elíptica.
A encriptação é uma ferramenta importante, mas não é suficiente por si só para garantir a segurança ou a privacidade de informações confidenciais ao longo de seu ciclo de vida. A maioria das aplicações de encriptação protege as informações apenas em repouso ou em trânsito, deixando os dados em texto claro e potencialmente vulneráveis durante o processamento, como por exemplo em serviços de computação em nuvem. A encriptação homomórfica e a computação multiparte segura são técnicas emergentes para processar dados encriptados; embora genéricas e Turing-completas, essas abordagens incorrem em altos custos computacionais e de comunicação. Em resposta à proteção de dados em repouso, ciberadversários desenvolveram novos tipos de ataques. Essas ameaças incluem ataques criptanalíticos, ataques de oracle de preenchimento (padding oracle), roubo de chaves, ataques internos, corrupção de integridade de dados, destruição de dados e ataques de ransomware.
Proteção da integridade de textos cifrados
A encriptação, por si só, garante a confidencialidade das mensagens, mas técnicas adicionais são necessárias para assegurar a integridade e a autenticidade dos dados. Isso inclui o uso de códigos de autenticação de mensagem (MAC) ou assinaturas digitais, geralmente gerados por funções hash ou assinaturas PGP. Os algoritmos de encriptação autenticada foram desenvolvidos para fornecer proteção de confidencialidade e integridade simultaneamente. Apesar dos padrões bem estabelecidos para software e hardware criptográficos, o emprego seguro da encriptação apresenta desafios complexos. Falhas de implementação podem permitir a extração de dados sem a necessidade de quebrar o algoritmo diretamente, como demonstrado em análises de tráfego, ataques TEMPEST ou por meio de cavalos de Troia.
Comprimento do texto cifrado e preenchimento
Mesmo quando a encriptação protege o conteúdo da mensagem contra leitura e alteração, o comprimento do texto cifrado atua como um metadado que pode vazar informações confidenciais. Ataques como CRIME e BREACH contra o protocolo HTTPS exploraram essa característica por meio de canais laterais. De maneira mais geral, a análise de tráfego utiliza metadados como tamanho e temporização de pacotes para inferir padrões de comunicação. A aplicação de preenchimento (padding) antes da encriptação reduz o vazamento de informações sobre o tamanho real do texto claro, ao custo de aumentar o tamanho do arquivo e o consumo de largura de banda. Abordagens como os blobs aleatórios uniformes preenchidos (PURBs) garantem que o texto cifrado não revele estruturas internas, reduzindo o vazamento de metadados a níveis assintoticamente mínimos de O ( log log M ) {\displaystyle O(\log \log M)} por meio do comprimento.
O equilíbrio entre a segurança nacional e o direito à privacidade é objeto de constante debate na sociedade digital. A discussão moderna sobre a encriptação intensificou-se na década de 1990, quando governos tentaram restringir o uso de criptografia forte alegando riscos à segurança pública. O debate contrapõe duas visões principais: defensores da segurança pública argumentam que a encriptação forte dificulta investigações criminais e o combate ao crime organizado; por outro lado, ativistas e especialistas em segurança sustentam que a encriptação é essencial para a proteção da infraestrutura digital, privacidade do cidadão e liberdade de expressão. As discussões ganharam novo fôlego a partir de 2014, quando empresas de tecnologia como Apple e Google passaram a adotar encriptação padrão em dispositivos móveis, gerando impasse com autoridades policiais e agências de inteligência.
