De cifras antigas à blockchain: como a criptografia protege o seu mundo digital

你 já pensou por que, ao fazer pagamentos online, ninguém consegue roubar suas informações? Por que as mensagens de comunicação instantânea só você e o destinatário podem ver? Todo esse segredo está escondido no campo antigo e moderno da ciência chamado criptografia.

Desde a proteção de segredos nacionais, transações bancárias, até a segurança de criptomoedas e contratos inteligentes, a criptografia tornou-se uma heroína anônima do mundo digital. Este artigo irá levá-lo a uma exploração aprofundada do panorama da criptografia: vamos traçar suas origens históricas, desmontar como funcionam os algoritmos modernos, revelar suas aplicações no cotidiano e discutir os excitantes rumos futuros.

O que exatamente é a criptografia? Explicado de forma simples

Muitas pessoas confundem criptografia com criptografia, mas na verdade o escopo da criptografia é muito maior. Ela não se limita a esconder informações, mas é uma ciência completa sobre como garantir a segurança da informação.

Conceito central: as quatro tarefas da criptografia

Imagine que você quer enviar um segredo para um amigo, como garantir que ninguém olhe no meio do caminho? A criptografia existe para resolver esse tipo de problema.

Criptografia (do grego κρυπτός, “escondido”, γράφω, “escrever”) é um conjunto de métodos para garantir a segurança dos dados. Seus principais objetivos incluem:

• Confidencialidade: garantir que apenas pessoas autorizadas possam ler a informação. Sua mensagem criptografada deve ser inútil para quem tentar espioná-la.

• Integridade dos dados: assegurar que a informação não foi alterada durante a transmissão ou armazenamento, seja por acidente ou por malícia.

• Autenticação: confirmar que a mensagem veio do remetente legítimo, não de um impostor.

• Não repúdio: o remetente não pode negar posteriormente que enviou uma mensagem ou realizou uma transação.

Na era digital atual, sem o suporte da criptografia, bancos online se tornariam lugares perigosos, comunicações governamentais ficariam expostas, toda a infraestrutura de blockchain entraria em colapso, ativos criptográficos como o Bitcoin perderiam sentido.

A criptografia está em toda parte, mesmo que você não perceba

A criptografia é como o ar: trabalha silenciosamente onde você não consegue ver:

• Conexões seguras em sites: o cadeado na barra de endereços do navegador indica HTTPS, protegido pelo protocolo de criptografia TLS/SSL. Ao fazer login, pagar ou inserir informações sensíveis, tudo é criptografado.

• Aplicativos de comunicação instantânea: Signal, WhatsApp e Telegram usam “criptografia de ponta a ponta” para garantir que só você e seu interlocutor possam ler as mensagens.

• Email: Protocolos PGP e S/MIME permitem criptografar o conteúdo do email e adicionar assinaturas digitais.

• Redes Wi-Fi: as redes domésticas e de escritório usam protocolos WPA2/WPA3 com criptografia para impedir acessos não autorizados.

• Cartões bancários: cartões com chip EMV usam algoritmos criptográficos para verificar a autenticidade do cartão e proteger as transações.

• Pagamentos e transferências online: bancos, sistemas de pagamento e plataformas financeiras dependem de múltiplas camadas de proteção criptográfica.

• Assinatura digital: usada para comprovar a autenticidade de documentos e a autoria.

• Criptomoedas e blockchain: de Bitcoin a Ethereum, esses sistemas são construídos com funções hash criptográficas e assinaturas digitais, garantindo transações imutáveis e transparentes.

• Proteção de dados: criptografia de discos rígidos, bancos de dados e arquivos evita vazamentos de informações.

• VPN (Rede Privada Virtual): criptografa seu tráfego na internet, protegendo sua privacidade em redes públicas.

Criptografia vs Criptografia: não confunda!

Esses dois termos são frequentemente usados de forma intercambiável, mas há diferenças importantes:

Criptografia é um processo específico: transformar uma informação legível (texto claro) usando algoritmos e chaves em uma forma ilegível (texto cifrado), e o processo inverso é decifrar.

Criptografia é uma disciplina mais ampla, incluindo:

• Design e análise de algoritmos criptográficos
• Análise de criptografia: ciência de quebrar códigos
• Protocolos: criação de regras seguras de comunicação (como TLS/SSL)
• Gerenciamento de chaves: geração, distribuição, armazenamento e descarte seguro de chaves
• Funções hash: gerar “impressões digitais” de dados para verificar integridade
• Assinaturas digitais: comprovar autoria e integridade de dados

Resumindo, a criptografia é a ferramenta mais famosa da disciplina, mas ela é muito mais do que isso.

Como a criptografia evoluiu do passado até hoje

A história da criptografia atravessa milênios, desde simples substituições de letras até algoritmos matemáticos complexos.

Da antiguidade aos dias atuais

Antiguidade: os primeiros exemplos de criptografia aparecem no Egito antigo (~1900 a.C.), com hieróglifos não convencionais para esconder mensagens. Os gregos (século V a.C.) inventaram a Scytale — um bastão de diâmetro específico, com a mensagem escrita ao redor dele, que só podia ser lida com um bastão de mesmo diâmetro.

Período clássico e medieval: a cifra de César (século I a.C.) é uma cifra de substituição por deslocamento, já capaz de confundir quem não conhece a técnica. Os estudiosos árabes (como Al-Kindi, século IX) desenvolveram a “análise de frequência” — usando estatísticas de letras para quebrar substituições simples. A cifra de Vigenère (século XVI) usa uma palavra-chave para gerar substituições múltiplas, considerada por muito tempo inviolável (“le chiffre indéchiffrable” em francês).

Era das guerras mundiais: o advento do telégrafo impulsionou o desenvolvimento de cifras mais complexas. Na Primeira Guerra, os britânicos decifraram o Zimermman Telegram, influenciando a entrada dos EUA no conflito. Na Segunda Guerra, a era de ouro da criptografia. A máquina Enigma alemã, com rotores, comutadores e refletor, produzia cifras altamente complexas. Matemáticos poloneses e cientistas britânicos (incluindo Turing, no Bletchley Park) a quebraram, mudando o rumo da guerra. Os japoneses também tinham a máquina “Purple”, que foi decifrada pelos EUA.

Era do computador: em 1949, Claude Shannon publicou “A Teoria da Comunicação de Sistemas de Segurança”, estabelecendo bases matemáticas modernas. Nos anos 70, o DES (Data Encryption Standard) foi o primeira padrão de criptografia simétrica amplamente adotado. Em 1976, Diffie e Hellman propuseram a criptografia de chave pública, revolucionando o setor, seguida pelo RSA (Rivest-Shamir-Adleman), ainda amplamente usado.

Histórias de cifras clássicas

Scytale: cifra de transposição, cujo segredo está no diâmetro do bastão. Pode ser quebrada por força bruta.

Cifra de César: desloca cada letra um número fixo de posições (no alfabeto cirílico, 33 letras, então até 32 variações). Fácil de quebrar por força bruta ou análise de frequência.

Vigenère: usa uma palavra-chave para determinar o deslocamento de cada letra. Mais difícil que a simples análise de frequência, mas foi quebrada por Charles Babbage e Kasiski no século XIX.

Enigma: máquina eletromecânica com rotores, comutadores e refletor. Cada tecla pressionada produzia uma substituição diferente. Sua quebra exigiu enorme esforço computacional e inteligência.

Da mecânica ao digital: a grande mudança na criptografia

A criptografia clássica dependia de dispositivos mecânicos e operações manuais; a moderna usa matemática e poder computacional.

Principais marcos:

Fundamentação matemática: Shannon deu uma estrutura rigorosa à criptografia.

Padronização: DES, AES, etc., tornaram a criptografia amplamente aplicável e compatível.

Criptografia assimétrica: o conceito de chaves públicas resolveu o problema fundamental — como trocar chaves de forma segura em canais inseguros, viabilizando comércio eletrônico, assinaturas digitais e HTTPS.

Capacidade computacional crescente: possibilitou algoritmos mais complexos, mas também ameaçou os antigos.

Métodos e algoritmos centrais da criptografia

A criptografia moderna baseia-se em algoritmos matemáticos complexos, divididos em categorias.

Criptografia simétrica vs assimétrica

São duas abordagens fundamentalmente diferentes:

Como funcionam juntos?

Na prática, usa-se uma combinação: troca-se uma chave simétrica de forma segura usando criptografia assimétrica, depois usa-se essa chave para cifrar rapidamente grandes volumes de dados. É o funcionamento do HTTPS/TLS.

Funções hash: a “impressão digital” dos dados

Funções hash são funções matemáticas que transformam qualquer dado de entrada em uma saída de tamanho fixo (hash, resumo ou “impressão digital”).

Características principais:

• Unidirecional: é praticamente impossível reverter o hash para obter os dados originais.
• Determinístico: mesma entrada gera sempre o mesmo hash.
• Resistência a colisões: não é possível encontrar duas entradas diferentes que gerem o mesmo hash (resistência fraca e forte a colisões).
• Efeito avalanche: pequenas mudanças na entrada causam mudanças drásticas no hash.

Usos:

• Verificação de integridade (baixar arquivo e conferir hash)
• Armazenamento seguro de senhas (guardar hashes, não senhas)
• Assinaturas digitais (assinar o hash do documento)
• Blockchain (ligar blocos, gerar endereços de carteiras)

Algoritmos comuns:

MD5 (já obsoleto e inseguro), SHA-1 (obsoleto), SHA-2 (SHA-256, SHA-512) (amplamente usado), SHA-3 (padrão recente), GOST R 34.11-2012 (“Streebog”).

A crise e as soluções na era quântica

Computadores quânticos (se realmente se concretizarem) ameaçam a segurança de algoritmos assimétricos atuais (RSA, ECC), pois dependem da dificuldade de fatoração e logaritmos discretos. Algoritmos quânticos (Shor) podem quebrá-los em tempo razoável.

Duas abordagens para enfrentar essa ameaça:

Criptografia pós-quântica (PQC): desenvolver novos algoritmos resistentes tanto a computadores clássicos quanto quânticos, baseados em problemas matemáticos diferentes (reticulados, codificação, hash, multivariados). Está em fase de padronização (exemplo: competição do NIST).

Criptografia quântica: não usa computadores quânticos, mas princípios da mecânica quântica para proteger informações. Distribuição de chaves quânticas (QKD) permite que duas partes estabeleçam uma chave compartilhada de forma segura, pois qualquer interceptação altera o estado quântico e é detectada. Já existem projetos-piloto.

O futuro da criptografia quântica e do PQC é promissor, garantindo a segurança dos dados na era dos computadores quânticos.

Criptografia vs Esteganografia: duas formas de esconder

Esses conceitos muitas vezes se confundem:

Criptografia oculta o conteúdo da mensagem, tornando-o incompreensível, mas a existência da mensagem cifrada é visível.

Esteganografia (do grego στεγανός, “à prova de vazamentos” + γράφω, “escrever”) oculta a existência da mensagem. Informação secreta é escondida em outro meio aparentemente inofensivo, como uma imagem, áudio, vídeo ou texto comum.

Essas técnicas podem ser combinadas: primeiro criptografa-se a mensagem, depois a oculta em um suporte por esteganografia, formando uma dupla camada de proteção.

Aplicações da criptografia no mundo atual

A criptografia tornou-se a espinha dorsal da infraestrutura digital, protegendo tudo, desde comunicações diárias até sistemas financeiros.

Segurança na internet e comunicações

TLS/SSL (Protocolo de Segurança de Transporte)

Base do HTTPS. Quando você vê “https://” na barra do navegador e o cadeado, o TLS/SSL está ativo:

1. Verifica a identidade do servidor (por meio de certificados)
2. Estabelece um canal criptografado via troca de chaves (normalmente RSA ou ECC)
3. Usa algoritmos simétricos rápidos (como AES) para cifrar toda a comunicação, protegendo login, senhas, dados de cartão de crédito, etc.

Criptografia de ponta a ponta (E2EE)

Usada em Signal, WhatsApp, Threema. As mensagens são criptografadas no dispositivo do remetente e só podem ser decifradas no dispositivo do destinatário. Nem mesmo os servidores de comunicação veem o conteúdo. Geralmente combina criptografia assimétrica e simétrica.

Criptografia DNS

DoH (DNS sobre HTTPS) e DoT (DNS sobre TLS) criptografam as consultas DNS, impedindo que provedores ou observadores vejam os sites acessados.

Email seguro

PGP e S/MIME permitem criptografar o mensagem e assinar digitalmente, garantindo confidencialidade e autenticidade do remetente.

Assinaturas digitais e segurança financeira

Assinatura digital

Mecanismo criptográfico para verificar autenticidade e integridade de documentos eletrônicos:

1. Gera-se um hash do arquivo
2. O hash é assinado com a chave privada (criando a assinatura)
3. O destinatário usa a chave pública do remetente para verificar a assinatura, comparando o hash

Se coincidir, confirma-se a origem e que o documento não foi alterado.

Aplicações: processos jurídicos, submissão de relatórios ao governo, licitações eletrônicas, confirmação de transações.

Defesa de ativos financeiros

Bancos online

Usam TLS/SSL para proteger sessões, criptografam bancos de dados de clientes, usam autenticação multifator com elementos criptográficos.

Cartões com chip (EMV)

O chip armazena chaves, realiza operações criptográficas para autenticar com o banco e o terminal, evitando clonagem.

Sistemas de pagamento

Visa, Mastercard usam protocolos criptográficos avançados para autorizar transações e proteger dados.

Caixas eletrônicos

Comunicação criptografada com o centro de processamento, PINs criptografados armazenados.

Criptomoedas e blockchain: pilares da segurança

Para quem negocia ativos digitais, entender a criptografia é fundamental. Blockchain é essencialmente construído com funções hash e assinaturas digitais. Bitcoin e outras criptomoedas usam esses mecanismos para garantir que as transações não sejam alteradas, que os endereços sejam seguros e o histórico transparente.

Ao usar plataformas de troca, escolha provedores que adotem proteção criptográfica avançada, garantindo máxima segurança para sua carteira, chaves privadas e informações de transação.

Empresas e governos

Proteção de dados corporativos

Criptografia de bancos de dados, arquivos e documentos sensíveis (armazenados ou transmitidos). Evita vazamentos, cumpre regulamentações (como GDPR).

Comunicações internas

VPNs para acesso remoto seguro, criptografia de emails corporativos e mensagens instantâneas.

Gestão de documentos

Sistemas de gestão eletrônica de documentos (GED) com assinatura digital, conferindo validade legal e autenticidade.

Comunicações governamentais

Órgãos públicos usam ferramentas criptográficas certificadas para comunicações confidenciais.

Controle de acesso

Autenticação por tokens, cartões inteligentes, usando métodos criptográficos.

Aplicações na Rússia

No mercado russo, softwares empresariais como “1C:Enterprise” frequentemente integram Ferramentas de Proteção de Informação Criptográfica (CIPM), como CryptoPro CSP ou VipNet CSP. Isso é necessário porque:

Relatórios eletrônicos: enviados à Receita Federal (FNS), Fundo de Pensão (PFR), Serviço de Segurança Social (FSS) precisam de assinatura digital.

Fluxo eletrônico de documentos (EDF): troca de documentos com validade legal (faturas, atas, contratos) requer assinatura digital.

Licitações públicas: participação em plataformas de compras eletrônicas (ETP) exige assinatura digital.

Segurança de dados: algumas configurações do 1C suportam criptografia de bancos de dados ou registros específicos usando ferramentas criptográficas.

Essa integração permite às empresas atender às exigências legais e de segurança diretamente na interface familiar do sistema.

Panorama global da criptografia

O desenvolvimento e a regulação da criptografia variam entre países, mas a cooperação internacional e as tendências globais são importantes.

Contribuições e padrões na Rússia

A Rússia possui tradição forte na área, herdada do período soviético.

Normas nacionais (GOST)

Existem padrões nacionais de criptografia:

• GOST R 34.12-2015: padrão de cifra de bloco simétrica, com algoritmos “Kuznetschik” (128 bits) e “Magma” (64 bits).
• GOST R 34.10-2012: assinatura digital baseada em curvas elípticas.
• GOST R 34.11-2012: padrão de função hash “Streebog” (256 ou 512 bits).

São obrigatórios para proteger sistemas governamentais, informações confidenciais e interações com entidades estatais.

Órgãos reguladores

FSB (Serviço de Segurança Federal) regula o uso, produção, venda e manutenção de ferramentas criptográficas, certificando sua segurança.

FSTEC (Serviço Federal de Segurança de Tecnologia da Informação) gerencia a proteção de informações técnicas, incluindo criptografia.

Desenvolvedores locais

Empresas russas como CryptoPro, InfoTeKS, Code of Security desenvolvem soluções de proteção criptográfica e segurança da informação.

Influência dos EUA

Os EUA lideram historicamente a área de criptografia.

NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia) lidera a padronização global, com algoritmos como DES, AES, SHA. Está conduzindo a padronização de algoritmos pós-quânticos.

NSA (Agência de Segurança Nacional) participa do desenvolvimento e análise de criptografia, às vezes gerando controvérsias sobre influência em padrões.

Acadêmico e industrial: centros de pesquisa e empresas de tecnologia americanas continuam inovando na área.

Europa e autonomia

ENISA (Agência de Segurança Cibernética da UE) promove boas práticas e padrões de segurança.

GDPR (Regulamento Geral de Proteção de Dados) não especifica algoritmos, mas exige medidas técnicas adequadas, incluindo criptografia.

Países como Alemanha, França, Reino Unido têm centros de segurança e tradição em criptografia.

China e desenvolvimento próprio

A China busca autonomia tecnológica na área de criptografia.

Desenvolve algoritmos nacionais (SM2, SM3, SM4).

O uso de criptografia é fortemente regulado pelo governo.

Investimentos em pesquisa de criptografia quântica e pós-quântica são altos.

Padrões internacionais

Além dos padrões nacionais, há normativas globais:

ISO/IEC: desenvolve padrões de segurança e criptografia (ISO/IEC 18033, 9797, 11770).

IETF: define protocolos de internet (TLS, IPsec, PGP).

IEEE: padroniza tecnologias de rede, incluindo criptografia (Wi-Fi, etc.).

Esses padrões garantem compatibilidade e confiança nas comunicações globais.

Tornar-se profissional em criptografia

Com a digitalização crescente, a demanda por especialistas em criptografia e segurança da informação aumenta continuamente.

Carreiras e habilidades necessárias

Profissionais na área podem seguir várias trajetórias:

Criptógrafos (pesquisadores)

Criam novos algoritmos e protocolos, analisam sua resistência, estudam criptografia pós-quântica. Requer forte base matemática (teoria dos números, álgebra, probabilidade, complexidade).

Analistas de criptografia

Analisam e tentam quebrar sistemas existentes. Trabalham na defesa (identificando vulnerabilidades) ou em órgãos especializados.

Engenheiros de segurança / especialistas em cibersegurança

Implementam ferramentas criptográficas para proteger sistemas e dados. Trabalham com sistemas de proteção, VPNs, PKI, gerenciamento de chaves, monitoramento de segurança.

Desenvolvedores de software de segurança

Programadores que entendem de criptografia e sabem usar bibliotecas e APIs de forma segura.

Testadores de penetração (pentesters)

Buscam vulnerabilidades, incluindo uso incorreto de criptografia, para corrigir falhas.

Habilidades essenciais

• Forte base matemática
• Compreensão de algoritmos e protocolos
• Programação (Python, C++, Java)
• Conhecimento de redes e sistemas operacionais
• Capacidade de análise e resolução de problemas não convencionais
• Atenção aos detalhes
• Aprendizado contínuo (o campo evolui rapidamente)

Como aprender criptografia? Recursos disponíveis

Comece pela história: cifras de César, cifras de Vigenère ajudam a entender os princípios básicos.

Prática de resolução de problemas: plataformas como CryptoHack, CTFs oferecem desafios variados.

Leituras de divulgação científica: “O Código” de Simon Singh, “Aplicações da Criptografia” de Bruce Schneier (mais avançado).

Visitas e museus: se possível, conheça museus de criptografia.

Matemática: aprenda álgebra, teoria dos números, probabilidade.

Programação: implemente ciframentos simples (César, Vigenère) em qualquer linguagem.

Cursos online: Coursera, Stepik, edX oferecem cursos introdutórios e avançados.