Criptografia. Prof. Andrea Garcia. História da Criptografia

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1 Criptografia A criptografia, considerada como a ciência e a arte de escrever mensagens em forma cifrada ou em código, é um dos principais mecanismos de segurança que você pode usar para se proteger dos riscos associados ao uso da Internet. A primeira vista ela até pode parecer complicada, mas para usufruir dos benefícios que proporciona você não precisa estudá-la profundamente e nem ser nenhum matemático experiente. Atualmente, a criptografia já está integrada ou pode ser facilmente adicionada à grande maioria dos sistemas operacionais e aplicativos e para usá-la, muitas vezes, basta a realização de algumas configurações ou cliques de mouse. Por meio do uso da criptografia você pode: proteger os dados sigilosos armazenados em seu computador, como o seu arquivo de senhas e a sua declaração de Imposto de Renda; criar uma área (partição) específica no seu computador, na qual todas as informações que forem lá gravadas serão automaticamente criptografadas; proteger seus backups contra acesso indevido, principalmente aqueles enviados para áreas de armazenamento externo de mídias; proteger as comunicações realizadas pela Internet, como os s enviados/recebidos e as transações bancárias e comerciais realizadas. História da Criptografia Desenvolvida por Arthur Scherbius em 1918, a Enigma levantou um grande interesse por parte da marinha de guerra alemã em 1926, quando passou a ser usado como seu principal meio de comunicação e ficaram conhecidas como Funkschlüssel C. Em 1928, o exército elaborou sua própria versão, a Enigma G, e passou a ser usado por todo o exército alemão, tendo suas chaves trocadas mensalmente. A máquina era elétrico-mecânica e funcionava com rotores (primeiramente com 3 e depois com até 8 rotores). Ao pressionar uma tecla, o rotor mais da esquerda avançava uma posição, o que ocasionava a rotação dos outros rotores da direita. Esse movimento contínuo dos rotores ocasionava em diferentes combinações na encriptação. A codificação de uma mensagem criptografada pela Enigma era considerada impossível na época (já que para tal, seria necessário uma alta força bruta computacional). A título de curiosidade, os Aliados só conseguiram decifrar os códigos da Enigma graças ao roubo de uma dessas máquinas, e que com graças à engenharia reversa, foram construídas máquinas capazes de ler e codificar os códigos alemães, os Colossus. A Enigma acabou por gerar diversos descendentes, tais como a Typex, a SIGABA e a M- 134-C, que apesar de serem semelhantes à Enigma em seus princípios básicos, eram muito mais seguras. Colossus Máquina Enigma Versão da Marinha

2 No começos dos anos 1940, os submarinos alemães estavam dizimando os cargueiros Aliados no Atlântico Norte. O jogo virou apenas 1943, quando Alan Turing desenvolveu a "Bomba", um aparelho capaz de desvendar os segredos da criptografia nazista chamada de "Enigma" A complexidade da Enigma - uma máquina eletromagnética que substituía letras com palavras aleatórias escolhidas de acordo com uma série de rotores - estava no fato que seus elementos internos eram configurados em bilhões de combinações diferentes, sendo impossível decodificar o texto sem saber as configurações originais. Após espiões poloneses roubarem uma cópia da máquina, Turing e o campeão de xadrez Gordon Welchman construíram uma réplica da Enigma na base militar de Bletchey Park. A máquina replicava os rotores do sistema alemão e tentava reproduzir diferentes combinações de posições dos rotores para testar possíveis soluções. Após quatro anos de trabalho, Turing conseguiu quebrar a Enigma ao perceber que as mensagens criptografadas alemãs continham palavras previsíveis, como nomes e títulos dos militares. Turing usava esses termos como ponto de partida, procurando outras mensagens onde a mesma letra aparecia no mesmo espaço em seu equivalente criptografado. O primeiro-ministro britânico Winston Churchill afirmaria que Turing realizou a principal contribuição individual para a vitória dos Aliados. A criptografia passou a ser usada em larga escala por todas as ações, principalmente em épocas de guerra, tal como durante a Guerra Fria, onde Estados Unidos e União Soviética usaram esses métodos a fim de esconder do inimigo suas ações e movimentações, criptografando-as e impedindo que outros que não possuíssem a chave pudessem ler, forçando-os a usar diversos métodos para quebrar os códigos de criptografia. Depois disso surgiram diversos tipos de criptografia, tais como a por chave simétrica, por chave assimétrica e por hash (podemos citar ainda a criptografia quântica, que ainda está em fase de testes).

3 Cifra de César Apesar de a criptologia estar bastante avançada na época, em 50 a.c. César usava um sistema bastante simples de substituição. Suetônio, escritor romano que viveu no início da era cristã (69 d.c.), em Vida dos Césares, escreveu a biografia dos imperadores romanos, de Júlio César a Domiciano. Conta que Júlio César usava na sua correspondência particular um código de substituição no qual cada letra da mensagem original era substituída pela letra que a seguia em três posições no alfabeto: a letra A era substituída por D, a B por E, e assim sucessivamente. Hoje em dia, porém, a denominação de Código de César é utilizada para qualquer cifra na qual cada letra da mensagem clara seja substituída por outra deslocada um número fixo de posições, não necessariamente três. Um exemplo é o código que, ainda segundo Suetônio, era usado por Augusto, onde a letra A era substituída por B, a B por C e assim sucessivamente. Como o alfabeto romano possui 26 letras, é possível obter 26 alfabetos cifrantes diferentes, dos quais um (o do deslocamento zero) não altera a mensagem original. Cada um destes alfabetos cifrantes é conhecido como Alfabeto de César. CARACTERÍSTICAS Origem: Usada pelo imperador romano Júlio César em 50 a.c. Classe: Substituição Simples. Tipo: Monoalfabética (porque usa apenas UM alfabeto cifrante) Monogrâmica (porque trata cada UM dos caracteres individualmente). Segurança: Baixíssima Uso: Aplicável apenas em textos muito curtos. Criptoanálise: Uma simples criptoanálise baseada na característica estatística da língua é suficiente para decifrar o texto.

4 O CÓDIGO DE CÉSAR A substituição original do código de César encontra-se na tabela abaixo: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C Apesar da sua simplicidade (ou exatamente devido a ela), esta cifra foi utilizada pelos oficiais sulistas na Guerra de Secessão americana e pelo exército russo em A cifra ROT13, que surgiu em 1984 na USENET, baseia-se numa substituição na posição 13 (A por N, B por O, etc). Com o uso de dois discos concêntricos contendo todas as letras do alfabeto, a substituição se torna extremamente simples. Estes discos já foram utilizados como brinquedo que fazia a alegria de muitas crianças (... e de adultos também). Teste em: codigo-de-cesar Exercícios: Atividade: Pesquisar sobre Cifra de Atbash Esteganografia A arte de escrever Mensagens Ocultas Com o sucesso do livro Código DaVinci e agora o filme, os artefatos estranhos da estória, contendo mensagens ocultas têm chamado a atenção de muitas pessoas.a criptografia e a estenografia, amplamente abordadas por Dan Brown em sua obra escondem muitos mistérios que o leitor poderá entender através do que explicamos nesse artigo. Esteganografia consiste na arte ou ciência de se escrever mensagens ocultas de tal forma que ninguém saiba que essa mensagem exista. É diferente da criptografia em que a mensagem tem sua existência conhecida, mas não se sabe como decifrá-la. Um texto embaralhado, como o produzido pela famosa máquina Enigma, é um texto criptografado. No entanto, um microponto numa mensagem que ninguém sabe que existe é uma mensagem esteganografada. Um texto "escrito ao contrário" como Leonardo da Vinci costumava fazer, de modo a só poder ser lido com a ajuda de um espelho é um exemplo de criptografia. A palavra "esteganografia" é atribuida a Johannes Trithemius grafada como título "steganographia", um livro em que o autor tratava destas técnicas como "magia negra". O leitor não deve confundir esteganografia com estenografia, que é a técnica de se escrever de forma abreviada rápida, muito usada pelas secretárias (não eletrônicas) que antes do advento do gravador tinham de anotar tudo que se passava numa reunião ou mesmo as cartas ditadas pelos chefes. Para se obter um texto esteganográfico é comum que em primeiro lugar ele seja encriptado, ou seja, passe por algum tipo de processamento que o torne ilegível. Depois, o mesmo texto é modificado de alguma maneira que sua presença não possa ser detectada, obtendo-se assim um estegotexto.

5 Um exemplo interessante de esteganografia pode ser dado já nos tempos dos gregos antigos. Naquela época tábuas com textos secretos eram cobertas de cera de modo que a mensagem ficava escondida. Bastava derreter ou remover a cera para que ela pudesse ser lida. Um outro exemplo é dado por Heródoto. Diante da invasão dos Persas, precisando alertar um general sobre isso, mas de forma secreta. O rei mandou raspar a cabeça de um escravo, onde escreveu a mensagem. Depois que o cabelo cresceu, mandou o escravo procurar o general com a ordem simples de raspar a cabeça. Se caísse em mãos inimigas o escravo não saberia dizer o conteúdo da mensagem (pois não pode ler o que estava em sua cabeça) e os inimigos certamente não pensariam em procurar lá a mensagem. Evidentemente, em nossos dias, em que as mensagens precisam ser enviada rapidamente, essa técnica não funcionaria. Mas, em nossos dias existem variações muito interessantes para a tecnologia usada na esteganografia que podem estar neste momento sendo usadas. Um exemplo moderno, pode ser dado nos próprios arquivos que circulam pela Internet e que podem esconder mensagens secretas de uma forma extremamente interessante. Esteganografia Digital Informações comuns enviadas na forma digital apresentam uma característica que facilmente permite que elas sejam usadas para codificar mensagens codificadas na forma oculta. Partindo do fato de que as imagens digitais são formadas por conjuntos de bits que representam a porcentagem com que cada cor está presente, podemos usar isso de uma forma muito interessante, conforme encontramos em documentação na Internet. Uma imagem em bitmap, por exemplo, usa 24 bits para 8 bits para representar a cor de cada pixel. Com 8 bits temos 256 níveis de cores primárias, o que é mais do que suficiente para podermos combinar esses níveis, obtendo milhões de combinações para as cores finais. Se reduzirmos essa quantidade pela metade, nossa visão provavelmente não vai notar muita diferença. Isso significa que podemos usar, por exemplo, os 2 últimos bits da proporção em que cada cor entra em cada ponto de uma imagem em bitmap, para embutir uma mensagem ou uma imagem secreta. Com dois bits de cada ponto de cor, temos 6 bits o que é mais do que suficiente para embutir numa imagem caracteres e números, além de sinais gráficos. Para que o leitor tenha uma idéia do potencial em que isso ocorre, encontramos na Wikipedia um interessante exemplo de estenografia feita com uma imagem em bitmap, usando 2 bits de cada componente de cor. A imagem original enviada é a mostrada na figura 1. Removendo-se os dois últimos bits de cada componente de cor do arquivo bitmap dessa imagem, obtém-se uma imagem praticamente negra. No entanto, aumentando o brilho dessa imagem em 85 vezes, obtendo-se a imagem mostrada na figura 2. Quanto maior for a quantidade de bits usada na transmissão de uma imagem, mais fácil é esconder uma mensagem ou uma segunda imagem, sem que isso seja percebido e com a possibilidade de se obter maior capacidade de ocultação para a mensagem secreta.

6 Por esse motivo, as imagens digitais disponíveis na Internet, são um "prato cheio" para os mal intencionados que desejam enviar mensagens secretas de maneira praticamente indetectável. Especula-se que o próprio Bin Laden tenha usado esse recurso para enviar ordens aos seus subordinados, de uma maneira simples, se bem que isso não tenha sido provado. Bastava aplicar uma técnica de extração simples da imagem disponível, para revelar imediatamente a mensagem ou imagem esteganografada! O mais grave dessa técnica é que a introdução da informação secreta numa imagem comum torna-a praticamente indetectável. Não há praticamente nenhuma alteração visível na imagem enviada que possa levar um eventual interceptador a desconfiar de alguma coisa, conforme vimos nas imagens dadas como exemplo. Na própria transmissão de imagens digitais com compressão JPEG ou MPEG pode-se ter a inclusão de mensagens secretas esteganografadas com facilidade. Texto dentro de uma imagem: Teste em: Exemplo: Original (68 kb) Com mensagem (61 kb) Com mensagem (59 kb) Lista de alguns programas para esteganografia: