Algoritmos Criptográficos Panorama Internacional. Prof. Dr. Paulo S. L. M. Barreto LARC/PCS/EPUSP

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1 Algoritmos Criptográficos Panorama Internacional Prof. Dr. Paulo S. L. M. Barreto LARC/PCS/EPUSP

2 Organização Segurança da informação: conceitos. Algoritmos criptográficos: estado-da-arte no cenário internacional. Sugestões.

3 Segurança da informação Segurança é necessária em todas as fases do processamento da informação: Geração Comunicação Armazenamento Propriedades necessárias: Confidencialidade Integridade Autenticidade Irretratabilidade

4 Segurança da informação Segurança através da ignorância? Insustentável: Serviços à sociedade tornam-se mais expostos e suscetíveis à exploração de falhas. Maior probabilidade de existirem vulnerabilidades desconhecidas.

5 Segurança da informação Técnicas de engenharia de software seguro exigem acesso ao código fonte para fins de avaliação e auditoria. Sistemas abertos. Oportunidade de desenvolvimento: Científico Tecnológico Negócio

6 Segurança integrada Criptografia isolada não é suficiente para garantir a segurança de um sistema de informação. Ataques são sempre dirigidos contra o elo mais fraco, que via de regra não são os subsistemas criptográficos. Portanto, algoritmos criptográficos são ferramentas para a segurança.

7 Uso da criptografia Restrições ao uso de criptografia por qualquer motivo mostraram-se: Ineficazes (ocultação indevida de informações sempre existiu e continuará existindo); Nocivas (sistemas legítimos desprotegidos). Tendência atual: em vez de restringir, informar e padronizar.

8 Iniciativas : AES Advanced Encryption Standard : NESSIE New European Schemes for Signatures, Integrity and Encryption : CryptREC Cryptography Research and Evaluation Committee. 2004: ECrypt Network of Excellence in Cryptology.

9 Ferramental Cifradores simétricos Funções de hash (resumo criptográfico) Códigos de autenticação Modos (híbridos) de operação Geradores pseudo-aleatórios Cifradores assimétricos Assinaturas digitais

10 Cifradores simétricos Algoritmos básicos para manutenção da confidencialidade das informações digitais. Primeiro padrão governamental: DES (1977). Aposentado em 2004 exceto em forma derivada (3DES). Blocos de dados de 64 bits. Chaves de 56 bits (3DES: 112 ou 168 bits).

11 Cifradores simétricos AES (Rijndael). Escolhido em concurso internacional aberto (algoritmo belga). Blocos de dados de 128 bits. Chaves de 128, 192 ou 256 bits. Mais seguro e muito mais rápido que o 3DES. Adotado também pelo projeto NESSIE.

12 Funções de hash Crise recente: família MD tornada obsoleta, parte da família SHA em situação duvidosa. Validade do algoritmo SHA-1? (Médio prazo na melhor das hipóteses: NIST pretende aposentá-lo a partir de 2010). Alternativas: SHA-256/224, SHA-512/384, WHIRLPOOL (belgo-brasileiro, ISO/IEC 10118).

13 Códigos de autenticação Utilização convencional: Cifradores simétricos: Funções de hash: confidencialidade integridade Códigos de autenticação adequados proporcionam o serviço de autenticidade. HMAC. NIST SP : OMAC? (em discussão)

14 Modos (híbridos) de operação Cifradores simétricos prestam-se, por natureza, ao serviço de confidencialidade. Tendência recente: acrescentar os serviços de integridade e autenticidade através de certos modos de operação. Cenário internacional: em discussão (vários modos propostos: CCM, EAX,...).

15 Geradores pseudo-aleatórios Geração de chaves imprevisíveis essencial à segurança. Fontes físicas de entropia, processamento matemático. Atenção secundária em normas existentes (geralmente anexos de outros documentos: FIPS 186-2, ANSI X9.42, ANSI X9.62, ANSI X9.63); padronização de testes estatísticos em discussão.

16 Algoritmos assimétricos Algoritmos simétricos baseiam-se no uso de uma única chave para cifrar e decifrar os dados. Algoritmos assimétricos utilizam duas chaves complementares (chave privada, chave pública). Operações realizadas com uma delas só podem ser revertidas com a outra chave.

17 Algoritmos assimétricos A segurança de todos os algoritmos assimétricos conhecidos baseia-se em algum problema computacional cuja solução é: fácil de verificar com recursos computacionais modestos; intratavelmente difícil de obter, exceto pelo conhecimento de informação privilegiada (chave privada).

18 Algoritmos assimétricos A complementaridade das duas chaves permite estabelecer assinaturas digitais publicamente verificáveis. Característica: irretratabilidade. Requisitos: Infra-estrutura de certificação; Sustentação jurídica; Padronização dos algoritmos reconhecidos.

19 Algoritmos assimétricos Tamanhos comuns de chaves RSA (mercado, ICR-BR): 1024 bits [uso geral] 2048 bits [autoridade certificadora] Tamanhos recomendados pelo governo da Alemanha (2004): 2048 bits [uso geral] 3072 bits [autoridade certificadora]

20 Algoritmos assimétricos FIPS 186-2: assinaturas digitais de naturezas diversas, permitindo a escolha adequada a cada situação (RSA, DSA, ECDSA). Algoritmos baseados em curvas elípticas: chaves e assinaturas mais compactas, menor tempo de processamento.

21 Algoritmos assimétricos RSA ECC Tamanho da chave assimétrica Tamanho da chave simétrica equivalente

22 Algoritmos assimétricos Legislação atual prevê um único algoritmo assimétrico (RSA) para todos os fins. Aplicações específicas podem demandar algoritmos especializados. Exemplo de uso bem sucedido: autenticação digital SEFAZ/SP (LARC/PCS/EPUSP) assinaturas digitais extremamente compactas baseadas em: curvas elípticas; emparelhamentos bilineares.

23 Cave canem! Algoritmos criptográficos inadequados ou mal integrados podem levar a uma falsa sensação de segurança. Plataformas seguras de processamento (desde cartões com processador criptográfico até ambientes completos fisicamente seguros) são tão essenciais quanto bons algoritmos.

24 Sugestões gerais Fomento à formação de recursos humanos habilitados nas áreas de segurança da informação (indispensável à inovação e materialização da tecnologia na sociedade como um todo), a exemplo da iniciativa européia ECrypt. Plano de melhoria contínua das normas da ICP-BR para acompanhar a evolução tecnológica.

25 Sugestões técnicas Cifradores simétricos mais eficientes e mais seguros, como o AES. Modos de operação para autenticação e para cifração autenticada (recomenda-se excluir modos anacrônicos como ECB). Funções de hash mais modernas e sólidas; exclusão explícita e imediata do algoritmo MD5.

26 Sugestões técnicas Novos algoritmos assimétricos para assinatura digital, particularmente os elípticos. Chaves RSA: no mínimo 1536 bits para uso geral (2048 bits recomendados); autoridades certificadoras 3072 bits (4096 bits sugeridos). Atualização de formato PKCS#1 (versão 2.1). Chaves elípticas: parâmetros com nível de segurança proporcional a chaves simétricas de 128, 192 e 256 bits.

27 Perguntas?

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