Criptografia simétrica, criptografia assimétrica e hashing

As pessoas costumam dizer “está criptografado” como se isso resolvesse uma questão de segurança. Não resolve, porque criptografia não é uma coisa só. Esta aula cobre os três blocos fundamentais por trás de quase toda afirmação de proteção digital: criptografia simétrica, criptografia assimétrica e hashing. Cada uma garante algo diferente, e saber qual delas está em jogo diz o que realmente está sendo protegido.

Criptografia simétrica: uma chave compartilhada

O Learning Center da Cloudflare descreve a criptografia simétrica de forma simples: “existe apenas uma chave, e todas as partes que se comunicam usam a mesma chave (secreta) tanto para criptografar quanto para descriptografar”. O Advanced Encryption Standard (AES) é o exemplo padrão hoje, tendo substituído o mais antigo Data Encryption Standard (DES) depois que o tamanho curto da chave do DES o tornou quebrável por força bruta. A criptografia simétrica é rápida e é o que realmente embaralha a maior parte dos seus dados, seja um arquivo em disco ou o corpo de uma página web carregada por HTTPS. Seu problema central é a distribuição: os dois lados precisam da mesma chave secreta, e levar essa chave até a outra parte sem que ninguém mais a veja é exatamente o problema que a criptografia assimétrica resolve.

Criptografia assimétrica: duas chaves que funcionam como um par

Na criptografia assimétrica, ou de chave pública, existem duas chaves matematicamente ligadas: “uma chave é usada para criptografar, e uma chave diferente é usada para descriptografar”, segundo a Cloudflare. A chave de criptografia pode ser divulgada para qualquer pessoa — daí “chave pública” — enquanto a chave de descriptografia correspondente permanece privada. Dados trancados com a chave pública só podem ser destrancados com a chave privada. É isso que permite que duas pessoas que nunca se encontraram cheguem a um segredo compartilhado por uma rede aberta, exatamente o que acontece no início de toda conexão HTTPS (a próxima aula aborda esse aperto de mão em detalhes). RSA e criptografia de curvas elípticas são os algoritmos comuns por trás disso hoje.

Hashing: uma impressão digital, não um cadeado

Uma função de hash não é nenhuma das duas coisas anteriores: ela não tranca nada, e não existe chave para destrancá-la. O NIST a define como uma função que “mapeia uma sequência de bits de comprimento arbitrário para uma sequência de bits de comprimento fixo” — em termos simples, ela transforma qualquer arquivo ou mensagem em uma impressão digital curta e de tamanho fixo. O NIST especifica as propriedades que uma função de hash aprovada precisa ter: deve ser computacionalmente inviável encontrar uma entrada que produza uma saída específica (unidirecionalidade), e inviável encontrar duas entradas diferentes que produzam a mesma saída (resistência a colisões). É por isso que o hashing verifica integridade — este arquivo mudou? — e protege senhas armazenadas: um serviço pode conferir uma senha contra seu hash armazenado sem nunca guardar a senha em si. Funções de hash mais antigas, como MD5 e SHA-1, não são mais consideradas seguras contra um atacante determinado, e é por isso que os sistemas modernos usam as famílias SHA-2 ou SHA-3.

O que cada uma realmente garante

Como elas se combinam na prática

Quase nada usa apenas uma dessas técnicas. Uma conexão segura típica usa criptografia assimétrica brevemente, para chegar a um segredo compartilhado, depois passa para a criptografia simétrica, mais rápida, para os dados de fato, enquanto o hashing roda o tempo todo para garantir que nada enviado foi alterado no caminho. Reconhecer esses três papéis é o que faz o resto deste curso — assinaturas, certificados, TLS e criptografia de ponta a ponta — fazer sentido como combinações do mesmo pequeno conjunto de ferramentas, em vez de mágica separada.