Criptografia simétrica e assimétrica: uma análise comparativa

No âmbito da criptografia moderna, distinguem-se duas ramas principais de estudo: a criptografia simétrica e a assimétrica. A cifra simétrica costuma ser equiparada à criptografia simétrica, enquanto a criptografia assimétrica abrange duas aplicações fundamentais: a cifra assimétrica e as assinaturas digitais.

Esta classificação pode ser representada da seguinte forma:

A criptografia de chave simétrica compreende a criptografia simétrica, enquanto a criptografia assimétrica ( também conhecida como criptografia de chave pública ) abrange tanto a criptografia assimétrica quanto as assinaturas digitais, que podem ou não envolver o uso de criptografia.

Neste artigo, iremos focar-nos em examinar os algoritmos de cifragem simétrica e assimétrica.

Cifrado simétrico vs. assimétrico

Os algoritmos de criptografia são geralmente categorizados em dois grupos: criptografia simétrica e assimétrica. A distinção fundamental entre ambos os métodos reside no fato de que os algoritmos simétricos utilizam uma única chave, enquanto os assimétricos utilizam duas chaves diferentes, mas relacionadas. Esta aparentemente simples diferença traz implicações funcionais importantes e determina como esses métodos de criptografia são aplicados.

Relação entre chaves

No campo da criptografia, os algoritmos de criptografia geram chaves na forma de sequências de bits que são utilizadas para codificar e decodificar informações. A maneira como essas chaves são empregadas faz a diferença entre os métodos simétricos e assimétricos.

Enquanto os algoritmos simétricos usam a mesma chave para ambas as operações, os assimétricos utilizam uma chave para cifrar e outra para decifrar. Nos sistemas assimétricos, a chave de cifragem, também chamada de chave pública, pode ser compartilhada abertamente. Em contraste, a chave de decifragem é privada e deve ser mantida em segredo.

Por exemplo, se Ana enviar uma mensagem protegida com criptografia simétrica a Carlos, ela deverá fornecer-lhe a mesma chave que utilizou para a cifrar para que ele possa lê-la. Isso implica que, se um atacante interceptar a comunicação, poderá acessar a informação cifrada.

Em vez disso, se Ana usar o método assimétrico, ela criptografará a mensagem com a chave pública de Carlos, que poderá descriptografá-la com sua chave privada. Dessa forma, a criptografia assimétrica oferece um nível de segurança superior, pois mesmo que alguém intercepte as mensagens e obtenha a chave pública, não poderá fazer nada com ela.

Comprimento das chaves

Outra distinção funcional entre a criptografia simétrica e assimétrica está relacionada com o comprimento das chaves, medido em bits e diretamente ligado ao nível de segurança de cada algoritmo.

Nos sistemas simétricos, as chaves são escolhidas aleatoriamente e seu comprimento comumente aceito varia entre 128 e 256 bits, dependendo do nível de segurança requerido. No ciframento assimétrico, deve existir uma relação matemática entre as chaves pública e privada, ou seja, estão ligadas por uma fórmula matemática específica. Por esse motivo, os atacantes podem aproveitar esse padrão para tentar quebrar o ciframento, o que implica que as chaves assimétricas devem ser significativamente mais longas para oferecer um nível de segurança equivalente. A diferença no comprimento das chaves é tão notável que uma chave simétrica de 128 bits e uma assimétrica de 2048 bits fornecem aproximadamente o mesmo nível de segurança.

Vantagens e desvantagens

Estes dois tipos de criptografia apresentam vantagens e desvantagens entre si. Os algoritmos de criptografia simétrica são consideravelmente mais rápidos e requerem menos potência de computação, mas a sua principal desvantagem é a distribuição de chaves. Uma vez que a mesma chave é utilizada para criptografar e descriptografar a informação, esta deve ser partilhada com todos os que necessitam de acesso, o que naturalmente gera certos riscos (como mencionado anteriormente).

Por sua vez, a criptografia assimétrica resolve o problema da distribuição de chaves através do uso de chaves públicas para a criptografia e chaves privadas para a descriptografia. A desvantagem é que os sistemas assimétricos são significativamente mais lentos em comparação com os simétricos e exigem muito mais capacidade de processamento devido ao comprimento das chaves.

Aplicações práticas

Cifrado simétrico

Devido à sua velocidade, a criptografia simétrica é amplamente utilizada para proteger informações em numerosos sistemas computacionais contemporâneos. Por exemplo, o governo dos Estados Unidos emprega o Padrão de Criptografia Avançada (AES) para criptografar informações classificadas. O AES substituiu o antigo Padrão de Criptografia de Dados (DES), desenvolvido na década de 1970 como padrão de criptografia simétrica.

Criptografia assimétrica

A criptografia assimétrica pode ser aplicada em sistemas onde múltiplos usuários precisam cifrar e decifrar mensagens ou pacotes de dados, especialmente quando a velocidade e a potência de processamento não são prioritárias. Um exemplo simples deste tipo de sistema é o correio eletrónico cifrado, onde pode ser utilizada uma chave pública para cifrar mensagens e uma chave privada para decifrá-las.

Sistemas híbridos

Em numerosas aplicações, combinam-se a criptografia simétrica e assimétrica. Um bom exemplo destes sistemas híbridos são os protocolos criptográficos Security Sockets Layer (SSL) e Transport Layer Security (TLS), desenvolvidos para fornecer comunicações seguras na Internet. Atualmente, os protocolos SSL são considerados inseguros e não se recomenda o seu uso. Em contrapartida, os protocolos TLS são considerados seguros e são amplamente utilizados por todos os navegadores web modernos.

Uso da criptografia em criptomoedas

Numerosas carteiras de criptomoedas implementam métodos de criptografia como forma de oferecer um maior nível de segurança aos usuários finais. Os algoritmos de criptografia são aplicados quando o usuário estabelece uma senha para seu arquivo de carteira, que é utilizada para acessar o software.

No entanto, devido ao fato de que a Gate e outras plataformas de criptomoedas utilizam um par de chaves públicas e privadas, existe a ideia errada de que os sistemas blockchain empregam algoritmos de criptografia assimétrica. No entanto, como mencionado anteriormente, a criptografia assimétrica e as assinaturas digitais são os dois principais casos de uso da criptografia assimétrica (criptografia de chave pública).

Consequentemente, nem todos os sistemas de assinatura digital utilizam criptografia, mesmo que forneçam chaves públicas e privadas. De fato, uma mensagem pode ser assinada digitalmente sem empregar criptografia. RSA é um exemplo de algoritmo que pode ser utilizado para assinar mensagens criptografadas, mas o algoritmo de assinatura digital utilizado no Bitcoin ( denominado ECDSA) não implica criptografia.

Reflexões finais

Tanto a criptografia simétrica quanto a assimétrica desempenham um papel crucial na garantia da segurança da informação e das comunicações confidenciais no ambiente digital atual. Ambos os tipos de criptografia podem ser úteis, uma vez que cada um possui suas próprias forças e fraquezas, sendo aplicados em diferentes cenários. À medida que a criptografia como ciência continua a evoluir para se proteger contra ameaças mais recentes e graves, os sistemas criptográficos simétricos e assimétricos continuarão a ser relevantes para a segurança da informação.