Sumário. Parte I Conceitos Básicos de Criptografia, Software e Hardware Agradecimentos...7 Sobre os Autores...9 Prefácio...

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1 11 Sumário Agradecimentos...7 Sobre os Autores...9 Prefácio Parte I Conceitos Básicos de Criptografia, Software e Hardware...19 Capítulo 1 Conceitos de Segurança de Dados e Criptografia Criptografia Breve História da Criptografia A Importância da Criptografia Alguns Termos Utilizados na Criptografia Algoritmos de Bloco e Fluxo Vírus ou Informação Cifrada Importância da Chave ou Senha Como Gerar a Chave Importância do Tamanho da Chave Criptografia de Chaves Simétrica e Assimétrica Assinatura Digital Considerações Finais...41 Capítulo 2 Conceitos de Circuitos Programáveis FPGAs e VHDL Estrutura Interna de FPGA Roteamento e Configuração de FPGA VHDL Descrição Estrutural e Comportamental Exemplo dos Estilos de Descrições em VHDL Descrição Algorítmica Descrição de Fluxo de Dados Descrição Estrutural Elementos Sintáticos de VHDL Operadores em VHDL Operador de Concatenação Operadores Aritméticos Operadores Relacionais Operadores Lógicos Tipos de Dados em VHDL Tipos Escalares Tipos Compostos Atributos em VHDL Constantes, Variáveis e Sinais Constantes Variáveis Sinais Entidade e Arquitetura Entidade (ENTITY)...54

2 12 Criptografia em Software e Hardware Arquitetura (ARCHITECTURE) Componentes em VHDL Pacotes em VHDL (Package) Configuração em VHDL (CONFIGURATION) Procedimentos e Funções em VHDL Execução Concorrente em VHDL Execução Seqüencial Processo (PROCESS)...58 Capítulo 3 Exemplos de Circuitos em VHDL Circuitos Combinacionais Portas Lógicas Básicas Porta AND Porta OR Porta NOT Porta NAND Porta NOR Porta XOR Porta XNOR Estatísticas de Recursos Usados em FPGAs Multiplexadores e Demultiplexadores Multiplexador 2x1 Códigos em VHDL Multiplexador 2x1 Estatísticas em FPGAs Decodificadores Decodificador 3x8 Códigos em VHDL Decodificador 3x8 Estatísticas em FPGAs Codificadores em VHDL e FPGAs Codificador 8x3 Códigos em VHDL Codificador 8x3 Estatísticas em FPGAs Circuitos Combinacionais Aritméticos em VHDL Comparadores Somadores e Subtratores Multiplicadores Divisores Estatísticas de Circuitos Aritméticos em FPGAs...87 Capítulo 4 ALPOS: Um Algoritmo Didático de Criptografia Conceitos e Exemplos Descrição do Algoritmo Implementação em C do ALPOS Implementação em Hardware (VHDL) Análise de Desempenho do ALPOS Desempenho em Software Desempenho em Hardware Criptoanálise Considerações Finais Capítulo 5 Otimizações no ALPOS Motivação Criptografia Posicional Usando Blocos

3 Sumário Inclusão de Bits Aleatórios Desempenho das Otimizações Desempenho da Otimização em Blocos Desempenho da Otimização com Bits Aleatórios Considerações Finais Parte II Algoritmos Clássicos de Criptografia Capítulo 6 Algoritmo DES em Software e Hardware Breve Histórico do DES Algoritmo DES Chaves e Subchaves do DES Processamento Principal Exemplo Preliminar de Funcionamento do DES Segurança do DES Implementação em C e VHDL Estatísticas de Desempenho das Implementações do DES Capítulo 7 Algoritmo IDEA Descrição do Algoritmo IDEA Operações no IDEA Geração das Subchaves Processamento das Iterações Decriptografia Implementação em C Implementação de Otimizações Desempenho Considerações Finais Capítulo 8 Algoritmo Assimétrico RSA Introdução ao RSA Exemplos de Funcionamento Descrição do Algoritmo Implementação em C Exemplos de Funcionamento do Algoritmo Implementado em C Implementação em Hardware (VHDL) Desempenho do RSA Desempenho em Software Desempenho em Hardware Considerações Finais Capítulo 9 Algoritmos Baseados em Hashing (MD5, SHA-1) Definição de MAC Código de Autenticação de Mensagens Algoritmo MD Implementação em C Desempenho em Software Algoritmo SHA Implementação em C Desempenho em Software

4 14 Criptografia em Software e Hardware Parte III Algoritmos Modernos de Criptografia Capítulo 10 Algoritmo AES (Rijndael) Breve Histórico do Projeto AES Funcionamento do AES/Rijndael Corpo GF(2 8 ) Estrutura do Algoritmo AES Operações por Iteração Geração de Subchaves Algoritmo de Cifragem do AES Algoritmo de Decifragem do AES Estatísticas de Desempenho das Implementações Considerações Finais Capítulo 11 Algoritmo RC5 em Software e Hardware Introdução Parâmetros do RC Operações Básicas do RC Geração de Subchaves do RC Algoritmo de Subchaves RC Algoritmos de Cifragem e Decifragem do RC Algoritmo de Cifragem RC Algoritmo de Decifragem RC Algoritmo RC Estatísticas de Desempenho do RC Capítulo 12 AES Outros Candidatos Motivação para um Novo Padrão de Criptografia Simétrica Critérios para o Projeto AES Áreas de Aplicação Plataformas Exigências Adicionais Decisões de Projeto Processamento de Blocos Comparação dos Candidatos ao AES Parte IV Ferramentas e Dispositivos Modernos de Segurança Capítulo 13 Bibliotecas Criptográficas em Software Motivação Bibliotecas Modernas de Criptografia Biblioteca OpenSSL Biblioteca CryptoAPI Biblioteca JCA Alguns Dados de Desempenho Ambiente de Teste Testes Preliminares Considerações Finais

5 Sumário 15 Capítulo 14 Hardware Especializado em Segurança Criptoprocessadores Criptoprocessador DSRCP Processadores de Segurança da Motorola Características das Arquiteturas e Desempenho Processadores de Rede com Segurança Conceitos de NPs Arquitetura dos Sistemas de Segurança com NPs Processador IXP Co-processador IBM Smart Cards HSM Considerações Finais Capítulo 15 Arquitetura e Implementação de um Criptoprocessador VLIW em FPGAs Introdução Arquitetura do Criptoprocessador VLIW Conjunto de Instruções Formato das Instruções Instruções Exclusivas Instruções de Propósito Geral Instruções Especiais Pipeline do Criptoprocessador VLIW Estatísticas de Desempenho do Criptoprocessador VLIW Capítulo 16 Desempenho do Criptoprocessador Implementação do Algoritmo DES Minimização do Impacto da Dependência de Dados do DES Loop Pipelining Implementação do Algoritmo RC Implementação da S-BOX do AES Interface em Hardware para Teste do Criptoprocessador VLIW Capítulo 17 WebCry Uma Ferramenta Didática de Criptografia na WEB Motivação Apresentação da Ferramenta Guia para Usuários e Leitores Exemplo de Funcionamento Considerações Finais Apêndice A Referências Bibliográficas Bibliografia Recomendada Índice Remissivo