Rivais na Criptografia: Simétrica vs Assimétrica

Os sistemas criptográficos modernos dividem-se principalmente em duas áreas: criptografia simétrica e assimétrica. A criptografia simétrica utiliza uma única chave para encriptar e desencriptar informações, enquanto a criptografia assimétrica emprega duas chaves relacionadas, mas diferentes.

Podemos classificá-los da seguinte maneira:

• Criptografia de chave simétrica
• Cifrado simétrico
• Criptografia assimétrica ( ou criptografia de chave pública )
• Criptografia assimétrica ( ou criptografia de chave pública )
• Assinaturas digitais ( podem incluir ou não criptografia )

Este artigo centra-se especificamente nos algoritmos de criptografia simétrica e assimétrica.

Cifrado simétrico vs. assimétrico

Os algoritmos de criptografia geralmente se dividem em duas categorias: simétrica e assimétrica. A diferença fundamental entre esses métodos reside no fato de que os algoritmos simétricos utilizam uma única chave, enquanto os assimétricos empregam duas chaves diferentes, mas matematicamente relacionadas. Esta distinção aparentemente simples gera diferenças funcionais importantes entre ambas as formas de criptografia e suas aplicações.

Relação entre chaves

Na criptografia, os algoritmos de criptografia geram chaves como sequências de bits que são utilizadas para cifrar e decifrar informações. A forma como essas chaves são empregadas marca a diferença entre os métodos simétricos e assimétricos.

Enquanto os algoritmos simétricos usam a mesma chave para cifrar e decifrar, os algoritmos assimétricos empregam uma chave para cifrar os dados e outra diferente para decifrá-los. Nos sistemas assimétricos, a chave utilizada para cifrar ( conhecida como chave pública ) pode ser compartilhada livremente, enquanto a chave de decodificação ( chave privada ) deve ser mantida em segredo.

Por exemplo, se a Alice enviar ao Bob uma mensagem protegida com criptografia simétrica, deve fornecer-lhe a mesma chave que utilizou para a cifrar. Isso significa que se um atacante interceptar esta chave, pode aceder à informação cifrada.

No entanto, se Alice usar criptografia assimétrica, ela criptografará a mensagem com a chave pública de Bob, e apenas Bob poderá decifrá-la com sua chave privada. Assim, a criptografia assimétrica fornece um nível superior de segurança, pois mesmo que alguém intercepte as mensagens e encontre a chave pública, não poderá fazer nada com ela.

Comprimento das chaves

Outra diferença importante entre a criptografia simétrica e assimétrica está relacionada ao comprimento das chaves, que é medido em bits e está diretamente ligado ao nível de segurança de cada algoritmo.

Nos sistemas simétricos, as chaves são selecionadas aleatoriamente, e o seu comprimento padrão varia entre 128 e 256 bits, dependendo do nível de segurança exigido. No cifrado assimétrico, deve existir uma relação matemática entre as chaves pública e privada, o que significa que estão ligadas por uma fórmula matemática específica. Por esta razão, os atacantes poderiam utilizar este padrão para quebrar o cifrado, e, consequentemente, as chaves assimétricas devem ser muito mais longas para proporcionar um nível equivalente de segurança. A diferença de comprimento é tão significativa que uma chave simétrica de 128 bits e uma chave assimétrica de 2048 bits oferecem aproximadamente o mesmo nível de proteção.

Vantagens e desvantagens

Ambos os tipos de criptografia apresentam vantagens e desvantagens relativas. Os algoritmos simétricos são muito mais rápidos e requerem menos poder computacional, mas o seu principal inconveniente é a distribuição de chaves. Como a mesma chave é utilizada tanto para cifrar como para decifrar a informação, esta chave deve ser transmitida a todos os que necessitam de acesso, o que naturalmente cria certos riscos.

Por sua vez, a criptografia assimétrica resolve o problema da distribuição de chaves através do uso de chaves públicas para cifrar e chaves privadas para decifrar. O compromisso é que os sistemas assimétricos são muito lentos em comparação com os simétricos e requerem muito mais potência computacional devido ao comprimento das chaves.

Casos de uso

Cifrado simétrico

Devido à sua velocidade, a criptografia simétrica é amplamente utilizada para proteger informações em muitos sistemas informáticos modernos. Por exemplo, o Advanced Encryption Standard (AES) é utilizado pelo governo dos Estados Unidos para criptografar informações classificadas. O AES substituiu o anterior Data Encryption Standard (DES), desenvolvido na década de 1970 como padrão de criptografia simétrica.

Criptografia assimétrica

A criptografia assimétrica pode ser aplicada em sistemas onde muitos usuários precisam criptografar e descriptografar mensagens ou pacotes de dados, especialmente quando a velocidade e a potência computacional não são prioritárias. Um exemplo simples de tal sistema é o email criptografado, onde a chave pública pode ser utilizada para criptografar mensagens e a chave privada para descriptografá-las.

Sistemas híbridos

Em muitas aplicações, os cifrados simétrico e assimétrico são utilizados em conjunto. Um bom exemplo desses sistemas híbridos são os protocolos criptográficos Security Sockets Layer (SSL) e Transport Layer Security (TLS), projetados para fornecer comunicações seguras na internet. Os protocolos SSL atualmente são considerados inseguros e não se recomenda seu uso. Os protocolos TLS, por sua vez, são considerados seguros e são amplamente utilizados por todos os navegadores web modernos.

Uso da criptografia em criptomoedas

Os métodos de criptografia são utilizados por muitas carteiras de criptomoedas como um meio de fornecer um alto nível de segurança para os usuários finais. Os algoritmos de criptografia são aplicados quando o usuário define uma senha para o seu arquivo de carteira, que é utilizada para acessar o software.

No entanto, devido ao fato de que o Bitcoin e outras criptomoedas utilizam um par de chaves pública e privada, existe um mal-entendido comum de que os sistemas blockchain empregam algoritmos de criptografia assimétrica. Como mencionado anteriormente, a criptografia assimétrica e as assinaturas digitais são os dois principais casos de uso da criptografia assimétrica (criptografia de chave pública).

Portanto, nem todos os sistemas com assinatura digital utilizam criptografia, mesmo que forneçam chaves públicas e privadas. De fato, uma mensagem pode ser assinada digitalmente sem utilizar criptografia. RSA é um exemplo de algoritmo que pode ser usado para assinar mensagens criptografadas, mas o algoritmo de assinatura digital empregado no Bitcoin ( chamado ECDSA) não inclui criptografia.

Conclusão

Tanto a criptografia simétrica quanto a assimétrica desempenham papéis importantes na proteção de informações confidenciais e comunicações no mundo digital atual. Ambas as criptografias podem ser úteis, uma vez que cada uma tem suas próprias vantagens e desvantagens, sendo aplicadas em diferentes casos. À medida que a criptografia como ciência continua a evoluir para proteger contra ameaças novas e mais graves, os sistemas criptográficos simétricos e assimétricos continuarão a ser relevantes para a segurança informática.