Visão geral: objetivos
A criptografia tem quatro objetivos principais:
1. confidencialidade da mensagem: só o destinatário autorizado deve ser capaz de extrair o conteúdo da mensagem da sua forma cifrada. Além disso, a obtenção de informação sobre o conteúdo da mensagem (como uma distribuição estatística de certos caracteres) não deve ser possível, uma vez que, se o for, torna mais fácil a análise criptográfica.
2. integridade da mensagem: o destinatário deverá ser capaz de determinar se a mensagem foi alterada durante a transmissão.
3. autenticação do remetente: o destinatário deverá ser capaz de identificar o remetente e verificar que foi mesmo ele quem enviou a mensagem.
4. não-repúdio ou irretratabilidade do emissor: não deverá ser possível ao emissor negar a autoria da mensagem.
Nem todos os sistemas ou algoritmos criptográficos são utilizados para atingir todos os objetivos listados acima. Normalmente, existem algoritmos específicos para cada uma destas funções. Mesmo em sistemas criptográficos bem concebidos, bem implementados e usados adequadamente, alguns dos objetivos acima não são práticos (ou mesmo desejáveis) em algumas circunstâncias. Por exemplo, o remetente de uma mensagem pode querer permanecer anônimo, ou o sistema pode destinar-se a um ambiente com recursos computacionais limitados.
Podemos dizer que o uso da criptografia é tão antigo quanto a necessidade do homem em esconder a informação. Muitos pesquisadores atribuem o uso mais antigo da criptografia conhecido aos hieróglifos usados em monumentos do Antigo Egito (cerca de 4500 anos atrás). Diversas técnicas de ocultar mensagens foram utilizadas pelos gregos e romanos.
A criptografia pré-computacional era formada por um conjunto de métodos de substituição e transposição dos caracteres de uma mensagem que pudessem ser executados manualmente (ou até mesmo mentalmente) pelo emissor e pelo destinatário da mensagem. O surgimento de máquinas especializadas e, posteriormente, dos computadores ocasionou uma significativa evolução das técnicas criptográficas.
A era da criptografia moderna começa realmente com Claude Shannon, possivelmente o pai da criptografia matemática. Em 1949 ele publicou um artigo Communication Theory of Secrecy Systems com Warren Weaver. Este artigo, junto com outros de seus trabalhos que criaram a área de Teoria da Informação estabeleceu uma base teórica sólida para a criptografia e para a criptoanálise. Depois disso, quase todo o trabalho realizado em criptografia se tornou secreto, realizado em organizações governamentais especializadas (como o NSA nos Estados Unidos). Apenas em meados de 1970 as coisas começaram a mudar.
Em 1976 aconteceram dois grandes marcos da criptografia para o público. O primeiro foi a publicação, pelo governo americano, do DES (Data Encryption Standard), um algoritmo aberto de criptografia simétrica, selecionado pela NIST em um concurso onde foi escolhido uma variante do algoritmo Lucifer, proposto pela IBM. O DES foi o primeiro algoritmo de criptografia disponibilizado abertamente ao mercado.
O segundo foi a publicação do artigo New Directions in Cryptography por Whitfield Diffie e Martin Hellman, que iniciou a pesquisa em sistemas de criptografia de chave pública. Este algoritmo ficou conhecido como "algoritmo Diffie-Hellman para troca de chaves" e levou ao imediato surgimento de pesquisas neste campo, que culminou com a criação do algoritmo RSA, por Ronald Rivest, Adi Shamir e Leonard Adleman.
Desenvolvimento da técnica reunindo o conceito de criptografia e a teoria quântica é mais antigo do que se imagina, sendo anterior à descoberta da criptografia de Chave Pública. Stephen Wiesner escreveu um artigo por volta de 1970 com o título: “Conjugate Coding” que permaneceu sem ser publicado até o ano de 1983. Em seu artigo, Wiesner explica como a teoria quântica pode ser usada para unir duas mensagens em uma única transmissão quântica na qual o receptor poderia decodificar cada uma das mensagens porém nunca as duas simultaneamente, pela impossibilidade de violar uma lei da natureza (o princípio de incerteza de Heisenberg).
Utilizando-se pares de fótons, a criptografia quântica permite que duas pessoas escolham uma chave secreta sem jamais terem se visto, trocado alguma mensagem ou mesmo algo material. A criptografia quântica oferece a possibilidade de gerar uma chave segura se o sinal é um objeto quântico, assim, o termo mais correto seria Distribuição de Chave Quântica (Quantum Key Distribution - QKD) e não Criptografia Quântica. É interessante notar que a Criptologia atual está amparada na Matemática mas com a introdução desse conceito de mensagens criptografadas por chaves quânticas a física passou a ter importância primordial no tema. O maior problema para implementação da Criptografia quântica ainda é a taxa de erros na transmissão dos fótons seja por via aérea ou fibra ótica. Os melhores resultados obtidos atualmente se dão em cabos de fibra ótica de altíssima pureza, e conseqüentemente elevadíssimo custo também, alcançando algo em torno de 70 km.
Por via aérea a distância chega a algumas centenas de metros e qualquer tentativa de se aumentar essa distância tanto em um quanto em outro método a taxa de erros se torna muito grande e inviabiliza o processo. O desenvolvimento de tecnologias que permitam o perfeito alinhamento dos polarizadores, fibras óticas melhores e amplificadores quânticos de sinais permitirá que o sistema de Distribuição de Chaves Quânticas venha a ser o novo padrão de segurança de dados.
A Criptografia Quântica se destaca em relação aos outros métodos criptográficos pois não necessita do segredo nem do contato prévio entre as partes, permite a detecção de intrusos tentando interceptar o envio das chaves, e é incondicionalmente segura mesmo que o intruso tenha poder computacional ilimitado. A única forma possível de falha no processo seria se utilizar de um ardil onde a comunicação fosse interceptada e substituída, tanto para o emissor quanto para o receptor, criando assim um canal de comunicação controlado pelo intruso. O processo ainda apresenta um elevado custo de implantação, mas o desenvolvimento tecnológico poderá torná-la acessível a todas as aplicações militares, comerciais e de fins civis em geral.
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