Criptografia Simétrica vs Assimétrica: Fundamentos e Aplicações no Mundo Blockchain

A criptografia moderna divide-se em duas grandes áreas: criptografia simétrica e assimétrica. Esses sistemas formam a base da segurança digital atual e são fundamentais para entender como funcionam as tecnologias blockchain e as moedas digitais.

Classificação dos Sistemas Criptográficos

Os sistemas de criptografia podem ser categorizados da seguinte forma:

• Criptografia de chave simétrica
  • Sistemas de cifra simétrica
• Criptografia de chave assimétrica ( ou criptografia de chave pública)
  • Sistemas de criptografia assimétrica
  • Assinatura digital (que pode incluir ou não cifrado)

Diferenças Fundamentais entre Criptografia Simétrica e Assimétrica

A distinção essencial entre estes dois tipos de algoritmos é simples mas profunda: os algoritmos simétricos utilizam uma única chave para cifrar e decifrar, enquanto que os algoritmos assimétricos empregam duas chaves diferentes mas matematicamente relacionadas. Esta diferença determina completamente o seu funcionamento e aplicações práticas.

Funcionamento das Chaves Criptográficas

Na criptografia, os algoritmos geram chaves compostas por sequências de bits que são utilizadas para cifrar e decifrar informações. O manuseio dessas chaves é diferente conforme o tipo de criptografia:

• Em sistemas simétricos: a mesma chave é utilizada tanto para cifrar como para descifrar.
• Em sistemas assimétricos: utiliza-se uma chave pública para cifrar ( que pode ser partilhada ) e uma chave privada para descifrar ( que deve ser mantida em segredo ).

Para ilustrá-lo com um exemplo: se Alice enviar a Bob uma mensagem cifrada utilizando um algoritmo simétrico, deverá partilhar com ele a chave de cifragem para que ele possa decifrá-la. Isso cria um problema de segurança, uma vez que qualquer interceptador que obtiver a chave poderá aceder à mensagem.

Em vez disso, se Alice usar um algoritmo assimétrico, usará a chave pública de Bob para cifrar a mensagem, e apenas Bob poderá decifrá-la com a sua chave privada. Isso proporciona um nível superior de segurança na transmissão de informação.

Comprimento das Chaves e Nível de Segurança

Outra diferença importante diz respeito ao comprimento das chaves:

• Chaves simétricas: Geralmente são de 128 ou 256 bits, selecionadas aleatoriamente.
• Chaves assimétricas: Requerem comprimentos muito maiores (tipicamente 2048 bits ou mais) para oferecer um nível de segurança equivalente.

Esta diferença significativa deve-se ao fato de que as chaves assimétricas mantêm uma relação matemática entre si que pode ser potencialmente explorada por atacantes. Uma chave simétrica de 128 bits fornece aproximadamente o mesmo nível de segurança que uma chave assimétrica de 2048 bits.

Vantagens e Desvantagens Comparativas

Cada tipo de criptografia apresenta diferentes benefícios e limitações:

Criptografia Simétrica:

• ✅ Maior velocidade de processamento
• ✅ Menor consumo de recursos computacionais
• ❌ Problemas na distribuição segura de chaves

Criptografia Assimétrica:

• ✅ Resolve o problema de distribuição de chaves
• ✅ Permite assinaturas digitais e verificação de identidade
• ❌ Maior lentidão de processamento
• ❌ Maior consumo de recursos computacionais

Aplicações Práticas

Criptografia Simétrica em Uso

A criptografia simétrica é amplamente implementada em sistemas informáticos modernos devido à sua eficiência. Um exemplo destacado é o Advanced Encryption Standard (AES), utilizado pelo governo dos Estados Unidos para classificar informações de segurança, que substituiu o anterior Data Encryption Standard (DES) desenvolvido na década de 1970.

Criptografia Assimétrica em Ação

Os sistemas assimétricos são frequentemente utilizados em ambientes onde numerosos utilizadores precisam de cifrar e decifrar mensagens simultaneamente. Um caso de uso comum é o correio eletrónico cifrado, onde a chave pública cifra a mensagem e apenas o destinatário com a sua chave privada a pode decifrar.

Sistemas Híbridos

Na prática, muitas aplicações combinam ambos os tipos de criptografia para aproveitar as suas respetivas vantagens. Os protocolos de segurança SSL (agora considerado inseguro) e TLS (amplamente utilizado pelos navegadores web atuais) são exemplos proeminentes de sistemas híbridos que empregam criptografia assimétrica para a troca de chaves e simétrica para a transmissão de dados.

Criptografia no Mundo das Criptomoedas

A tecnologia criptográfica é fundamental nas criptomoedas, proporcionando altos níveis de segurança. Quando um utilizador estabelece uma palavra-passe para a sua carteira digital, um algoritmo criptográfico cifra os ficheiros necessários para aceder ao software.

No entanto, existe um mal-entendido comum: embora o Bitcoin e outras criptomoedas utilizem chaves públicas e privadas, nem todos os sistemas de blockchain empregam algoritmos de criptografia assimétrica no sentido estrito.

É importante distinguir entre criptografia assimétrica e assinaturas digitais, que são os dois principais casos de uso da criptografia de chave pública. Nem todos os sistemas de assinatura digital utilizam criptografia, embora empreguem chaves públicas e privadas. De fato, é possível assinar digitalmente uma mensagem sem criptografá-la.

O algoritmo RSA é um exemplo de sistema que permite assinar mensagens cifradas, mas o algoritmo de assinatura digital utilizado pelo Bitcoin (ECDSA - Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) não utiliza criptografia de todo, mas se concentra exclusivamente na autenticação e verificação de transações.

A Importância da Criptografia na Era Digital

No mundo digital atual, tanto a criptografia simétrica como a assimétrica desempenham um papel crucial na proteção de informações sensíveis e comunicações em rede. Embora cada uma tenha suas próprias forças e fraquezas, a combinação inteligente de ambas fornece soluções robustas para diferentes necessidades de segurança.

À medida que a tecnologia evolui, os sistemas criptográficos continuam a desenvolver-se para resistir a ameaças cada vez mais sofisticadas, mantendo-se como pilares fundamentais da segurança informática e da integridade de dados em blockchain e além.