Cifrado simétrico e assimétrico: uma análise comparativa

A criptografia moderna divide-se em duas ramas principais: a simétrica e a assimétrica. A cifragem simétrica costuma ser equiparada à criptografia de chave simétrica, enquanto a assimétrica abrange duas aplicações fundamentais: a cifragem de chave pública e as assinaturas digitais.

Esta classificação pode estruturar-se da seguinte maneira:

Criptografia simétrica:

• Criptografia de chave simétrica

Criptografia assimétrica (o de chave pública):

• Cifrado assimétrico
• Assinaturas digitais (com ou sem cifragem)

Neste artigo, iremos focar-nos na análise dos algoritmos de criptografia de chave simétrica e assimétrica.

Diferenças entre cifrado simétrico e assimétrico

A principal distinção entre estes dois métodos reside no número de chaves utilizadas. Os algoritmos simétricos empregam uma única chave, enquanto os assimétricos utilizam um par de chaves relacionadas, mas diferentes. Esta aparente simplicidade acarreta diferenças funcionais e de aplicação importantes.

Relação entre chaves

Na criptografia, os algoritmos geram chaves como sequências de bits para cifrar e decifrar informações. A forma de utilizar essas chaves marca a diferença entre os métodos simétricos e assimétricos.

A criptografia simétrica utiliza a mesma chave para ambas as operações, enquanto a assimétrica utiliza uma chave para cifrar e outra para decifrar. Nos sistemas assimétricos, a chave de cifragem (pública) pode ser compartilhada livremente, mas a de decifragem (privada) deve ser mantida em segredo.

Por exemplo, se Ana enviar uma mensagem cifrada simetricamente a Carlos, deve fornecer-lhe a mesma chave que usou para a cifrar. Isso implica que se um terceiro interceptar a comunicação, poderá aceder ao conteúdo cifrado.

Em contrapartida, se Ana utilizar o método assimétrico, cifra a mensagem com a chave pública de Carlos, que a descifrará com a sua chave privada. Assim, a criptografia assimétrica oferece maior segurança, uma vez que, mesmo que alguém intercepte as mensagens e obtenha a chave pública, não poderá descifrá-las.

Comprimento das chaves

Outra diferença significativa entre ambos tipos de criptografia é o comprimento das chaves, medido em bits e diretamente relacionado com o nível de segurança de cada algoritmo.

Em sistemas simétricos, as chaves são selecionadas aleatoriamente e seu comprimento geralmente varia entre 128 e 256 bits, de acordo com o nível de segurança requerido. No cifrado assimétrico, deve existir uma relação matemática entre as chaves pública e privada, o que implica que estão vinculadas por uma fórmula específica. Devido a isso, os atacantes poderiam explorar esse padrão para quebrar o cifrado, por isso as chaves assimétricas devem ser consideravelmente mais longas para fornecer um nível de segurança equivalente. A diferença no comprimento é tão notável que uma chave simétrica de 128 bits e uma assimétrica de 2048 bits oferecem aproximadamente o mesmo nível de proteção.

Vantagens e desvantagens

Cada tipo de cifragem apresenta suas próprias fortalezas e fraquezas. Os algoritmos simétricos são significativamente mais rápidos e requerem menos recursos computacionais, mas seu principal inconveniente é a distribuição de chaves. Ao utilizar a mesma chave para cifrar e decifrar, esta deve ser compartilhada com todos que necessitam de acesso, o que naturalmente gera certos riscos (como se mencionou anteriormente).

Por sua vez, a criptografia assimétrica resolve o problema da distribuição de chaves através do uso de chaves públicas para cifrar e privadas para decifrar. No entanto, os sistemas assimétricos são consideravelmente mais lentos em comparação com os simétricos e exigem muito mais poder de processamento devido ao comprimento das chaves.

Aplicações práticas

Criptografia de chave simétrica

Graças à sua velocidade, a criptografia de chave simétrica é amplamente utilizada para proteger informações em numerosos sistemas informáticos atuais. Por exemplo, o governo dos Estados Unidos utiliza o Advanced Encryption Standard (AES) para cifrar informações classificadas. AES substituiu o antigo Data Encryption Standard (DES), desenvolvido na década de 1970 como padrão de criptografia de chave simétrica.

Cifrado assimétrico

A criptografia assimétrica encontra aplicação em sistemas onde múltiplos usuários podem precisar de criptografar e descriptografar mensagens ou pacotes de dados, especialmente quando a velocidade e a potência de processamento não são prioritárias. Um exemplo simples é o correio eletrônico criptografado, onde pode-se utilizar uma chave pública para criptografar mensagens e uma privada para descriptografá-las.

Sistemas híbridos

Em numerosas aplicações, combinam-se cifrado simétrico e assimétrico. Um exemplo destacado 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, enquanto os TLS são considerados seguros e são amplamente utilizados pelos navegadores web modernos.

Uso da criptografia em criptomoedas

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

No entanto, devido ao fato de que o Bitcoin e outras criptomoedas utilizam um par de chaves pública e privada, existe a ideia errônea de que os sistemas blockchain empregam algoritmos de criptografia assimétrica. Como mencionado anteriormente, a criptografia assimétrica e as assinaturas digitais são as duas aplicações principais da criptografia assimétrica ( ou de chave pública ).

É importante destacar que 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 recorrer à criptografia. RSA é um exemplo de algoritmo que pode ser empregado para assinar mensagens criptografadas, mas o algoritmo de assinatura digital utilizado no Bitcoin ( denominado ECDSA) não incorpora criptografia.

Reflexões finais

Tanto a criptografia de chave simétrica quanto a assimétrica desempenham um papel crucial na proteção da informação e das comunicações confidenciais no ambiente digital atual. Ambas as abordagens são valiosas, uma vez que cada uma apresenta suas próprias vantagens e desvantagens, o que determina sua aplicação em diferentes cenários. À medida que a criptografia evolui para enfrentar ameaças mais sofisticadas, os sistemas criptográficos simétricos e assimétricos continuarão sendo fundamentais para a segurança informática.