Como a Criptografia Funciona: Um Guia para Proteção da Privacidade Digital

A criptografia é o processo de converter informações legíveis, conhecidas como texto simples, em uma forma ilegível chamada texto cifrado, usando um algoritmo matemático e um valor secreto chamado chave. Apenas alguém que tenha a chave correspondente pode reverter o processo e recuperar os dados originais. Este único mecanismo está por trás da maioria do que as pessoas chamam hoje de "privacidade digital", desde mensagens seguras até operações bancárias online.

Dois tipos básicos: criptografia simétrica e assimétrica

Os sistemas criptográficos geralmente se dividem em duas categorias. A criptografia simétrica usa uma única chave secreta para bloquear e desbloquear dados: tanto o remetente quanto o receptor já devem ter a mesma chave, de acordo com a empresa de privacidade Proton. Isso torna a criptografia simétrica rápida, mas cria um problema prático — a própria chave precisa ser compartilhada de alguma forma sem ser interceptada.

A criptografia assimétrica resolve esse problema usando duas chaves matematicamente vinculadas: uma chave pública que pode ser compartilhada abertamente e uma chave privada que é mantida em sigilo. Os dados criptografados com uma chave só podem ser descriptografados com a outra, portanto não há necessidade de trocar um segredo antecipadamente. A compensação é a velocidade: Proton observa que a criptografia assimétrica é aproximadamente 1.000 vezes mais lenta que a criptografia simétrica porque sua matemática subjacente é muito mais complexa.

Por causa dessa compensação, a maioria dos sistemas do mundo real usa uma abordagem híbrida: a criptografia assimétrica é usada brevemente para trocar uma chave simétrica única em uma rede aberta, e então o rápido algoritmo simétrico lida com os dados em massa reais. Essa combinação alimenta as conexões do site HTTPS, redes privadas virtuais (VPNs) e emails criptografados, explica a Proton.

AES: o padrão por trás da maioria da criptografia cotidiana

O algoritmo simétrico mais amplamente utilizado é o Advanced Encryption Standard (AES), publicado pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos EUA em 26 de novembro de 2001, como Federal Information Processing Standard (FIPS) 197. O AES suporta comprimentos de chave de 128, 192 ou 256 bits e processa dados em blocos de 128 bits. O NIST o descreve como um algoritmo aprovado pelo FIPS que pode ser usado para proteger dados eletrônicos, e é utilizado em sistemas governamentais e comerciais em todo o mundo.

O que torna a criptografia "ponta a ponta"

Nem toda criptografia oferece o mesmo nível de proteção. A criptografia padrão "em trânsito", como o protocolo TLS usado em HTTPS, protege dados apenas enquanto se movem entre um dispositivo e um servidor — mas os dados ainda podem ser legíveis quando chegam a esse servidor. A criptografia ponta a ponta (E2EE) vai além: de acordo com a IBM, os dados permanecem criptografados em trânsito e só são descriptografados no dispositivo do destinatário, o que significa que nem mesmo o provedor de serviços que carrega a mensagem pode ler seu conteúdo.

A IBM descreve E2EE como funcionando em quatro estágios: um algoritmo transforma a mensagem em texto cifrado; o texto cifrado viaja pela rede parecendo caracteres aleatórios para qualquer interceptador; o dispositivo do destinatário usa uma chave privada ou compartilhada para restaurar a mensagem original; e os dados são então verificados para verificar a integridade e confirmar que não foram adulterados em trânsito. A IBM lista plataformas de mensagens como WhatsApp, Signal e iMessage da Apple, bem como gerenciadores de senhas como 1Password e Bitwarden, como exemplos de serviços que aplicam criptografia ponta a ponta.

Por que os computadores quânticos estão mudando os padrões de criptografia

Os reguladores já estão se preparando para uma ameaça futura: computadores quânticos suficientemente poderosos poderiam, em teoria, quebrar os problemas matemáticos em que a criptografia assimétrica atual se baseia. Em 13 de agosto de 2024, o NIST aprovou três novos Federal Information Processing Standards construídos especificamente para resistir a ataques de computadores clássicos e quânticos, de acordo com o Computer Security Resource Center (CSRC) do NIST.

Os três padrões são FIPS 203, o Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism Standard (derivado da apresentação CRYSTALS-Kyber); FIPS 204, o Module-Lattice-Based Digital Signature Standard (derivado de CRYSTALS-Dilithium); e FIPS 205, o Stateless Hash-Based Digital Signature Standard (derivado de SPHINCS+). O CSRC do NIST afirma que os padrões são "projetados para resistir a futuros ataques de computadores quânticos, que ameaçam a segurança dos padrões atuais," cobrindo tanto a troca de chaves quanto as assinaturas digitais usadas para verificar que os dados não foram alterados.

O que isso significa para a privacidade cotidiana

Para a maioria das pessoas, a conclusão prática é que a criptografia já protege grande parte da vida digital cotidiana por padrão — HTTPS protege navegação na web, AES protege arquivos e tráfego Wi-Fi, e E2EE protege muitos aplicativos de mensagens populares. A mudança contínua para padrões pós-quânticos é principalmente uma mudança de infraestrutura de fundo, gerenciada por órgãos de padronização, fabricantes de dispositivos e provedores de serviços, em vez de algo que usuários individuais precisem configurar por si mesmos.