13 de mar. de 2011

O Livro dos Códigos [Singh 2007] - Considerações


SINGH, Simon. O livro dos códigos. 6.ed. Rio de Janeiro: Record, 2007. 446p.

Desde o desenvolvimento da escrita, houve a necessidade de que determinado tipo de informação pudesse ser compartilhada apenas entre remetente e destinatário. Esta necessidade fomentou o desenvolvimento da escrita secreta, concebendo diversas técnicas, onde as primeiras datam do antigo Egito e se sucedem até os dias atuais, dividida em estenografia (escrita oculta) e criptografia (escrita cifrada). A frágil estenografia (devido a possibilidade do meio de comunicação ser descoberto) alavancou a utilização da criptografia onde caso a mensagem seja descoberta, o interceptor não poderá entender o conteúdo. O primeiro método conhecido criptográfico foi a cifra amplamente utilizada por César. Tal cifra consistia em um método monoalfabético de substituição de caracteres. Este método arcaico de criptografia lápis/papel foi utilizado por séculos para segurança na troca de mensagens.
No século IX um árabe desenvolveu a criptoanálise baseada na frequência dos caracteres de um texto cifrado em comparação a outro texto em claro do mesmo idioma. Esta técnica iniciou uma guerra intelectual entre criptografia e criptoanalise, colocando os criptoanalistas em vantagem. A falência dos sistemas monoalfabéticos germinou outras técnicas para elevar a segurança, destacou-se a utilização de palavras-código e o emprego da escrita com erros ortográficos, assim a frequência dos caracteres poderia ser minada e facilmente confundir um criptoanalista menos experiente. Porém todas essas técnicas adicionais eram remendos para a fragilidade da cifra monoalfabética, além de tornar o processo de cifragem mais lento.
A esperada revanche dos criptógrafos chegou apenas no século XVI através de um francês chamando Vigenère, onde a criptografia passou a ser polialfabética, inaugurando um novo momento na criptografia. Utilizando o quadro de Vigenère uma cifra estaria imune as técnicas de análise de frequência do século IX. Levou-se um tempo para que esta técnica pudesse ser amplamente utilizada devido o trabalho adicional no processo criptográfico, assim foram desenvolvidas técnicas de cifragem homofônicas, que era uma evolução da monoalfabética utilizando-se neste caso vários números que poderiam substituir o mesmo caractere. A utilização forçada de técnicas frágeis na criptografia, levou a criptoanalise no século XVIII ser amplamente utilizada por órgãos de inteligência responsáveis pela fiscalização e monitoramento de correspondências em larga escala. No século XIX o advento do telégrafo facilitaria a possibilidade da captura de mensagens, convidando os criptógrafos a adotarem a cifra de Vigenère que já existia desde o século XVI. Sua ampla utilização trouxe segurança a transmissão de mensagens e um grande reconhecimento a cifra de Vigenère, considerada na época a cifra indecifrável. Tudo parecia favorável aos criptógrafos quando Charles Babbage entra em cena ainda no século XIX. Babbage desenvolveu um processo de avaliação onde poder-se-ia identificar qual a quantidade de letras da palavra-chave, com isso o criptoanalista identificaria quais alfabetos foram utilizados na cifragem e assim descobrir a mensagem. A descoberta de Babbage, trouxe à tona uma questão específica que ainda não tivera sido abordada, era a força da palavra-chave pois verificou-se que a segurança de um criptograma não deve estar em seu algoritmo e sim em sua palavra-chave. Percebeu-se que quanto maior a palavra-chave, mais trabalhoso seria decifrar a mensagem. Neste momento os criptógrafos buscaram técnicas para gerar chaves suficientemente longas e aleatórias que pudessem possibilitar segurança razoável às investidas dos criptoanalistas.
O ato de cifrar uma mensagem tornava-se cada vez mais complexo, tedioso e factível à erros. Desde o início utilizaram-se mecanismos de modo a acelerar o ato da cifrar e decifrar. Equipamentos rudimentares tais como o citale e o disco de cifra evoluíram até equipamentos complexos e sofisticados tal como a máquina Enigma. Esta máquina de cifrar alemã revolucionou a criptografia no século XX deixando a criptoanálise na era medieval.
Como qualquer equipamento utiliza-se de um esquema de funcionamento para possibilitar a reversão do processo por parte do destinatário, o grande segredo das maquinas Enigma poderia ser descoberto. Um matemático polonês foi o primeiro a enfrentar a tecnologia Enigma, de posse de um exemplar ele pode analisar seu funcionamento e desenvolvendo uma técnica para decifrar. Este passo inicial foi seguido por um grupo seleto de ingleses reunidos em um centro de criptoanalise durante a segunda guerra, como qualquer equipamento pode cifrar, outro equipamento pode decifrar. Neste caso destacaram-se as bombas de Bletchley específicas para decifrar criptogramas da Enigma, possibilitando as forças aliadas descobrirem os segredos alemães.
A introdução de equipamentos na criptografia acelerou o processo, porém em determinadas situações sua utilização tornava-se inviável, devido a precedência de determinadas mensagens durante as batalhas. Isto levou o Exército Americano a desenvolver um método diferente de criptografia, através de um alfabeto de mensagens preestabelecidas e a utilização de nativos navajos, colocaram em prática um sistema criptográfico baseado na barreira idiomática, funcionando perfeitamente pelo fato do idioma navajo ser pouco conhecido.
Durante a guerra inúmeros avanços foram realizados, tanto na criptografia quanto na criptoanalise. No período pós guerra pesquisadores começaram a desenvolver os primeiros computadores programáveis utilizando-os na crifragem de mensagens. O computador trouxe avanços a criptografia convencional. A possibilidade de representar esquemas de cifragem que seriam inviáveis fisicamente. A velocidade e por último o fato dos computadores serem projetados para trabalhar com base binária, qualquer cifragem pode ocorrer dentro dos bits da letra. A partir da década de 60, com o barateamento dos computadores a criptografia informatizada, passou a ser amplamente utilizada, fora dos meios militares e governamentais. Na década de 70, iniciou-se um processo de padronização dos métodos para possibilitar a comunicação entre diferentes empresas. Assim o padrão DES, desenvolvido pela IBM foi adotado como padrão oficial de cifragem embora. Restava o problema da troca de chaves, que se tornava cada vez mais inviável.
Ainda nesta década grandes avanços foram realizados, Diffie e Martin iniciaram suas pesquisas através de funções da matemática modular onde Martin Hellman encontrou uma solução baseada na troca de informações para se estabelecer uma chave. Whitfield Diffie idealizou e publicou o conceito de chave assimétrica, onde os pesquisadores Rivest, Shamir e Adleman conseguiram transformar a idéia de Diffie em uma fórmula matemática que recebeu o nome de RSA, sua base de funcionamento está em dois números primos multiplicados, o resultado é a chave pública e os números primos escolhidos são utilizados para a decifragem. A quebra da chave só é possível via fatoração, então a força consiste em os valores serem extremamente grandes aumentando o tempo necessário para a quebra da chave.
Na década de 90 a criptoanalise iniciou suas pesquisas na computação quântica para acelerar a fatoração de números, surgindo em 1994 o primeiro software quântico que consistia em fatoram números gigantes, além de outro em 1996 específico para quebrar cifra DES.
Atualmente as pesquisas direcionam-se em busca de um computador quântico funcional, quando esta meta for alcançada fatalmente levará a falência todos os sistemas criptográficos conhecidos. Enquanto o computador quântico não efetiva-se, os criptógrafos, buscam um sistema de cifragem quântico que trará um ponto final a esta corrida histórica, pois de acordo como a teoria quântica um sistema de cifragem quântico será absolutamente inquebrável.