( PDF ) Desenvolvimento de um laboratório virtual baseado em PHP para estudo de criptografia RSA em ambiente de internet

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Desenvolvimento de um laboratório virtual baseado em PHP para

estudo de criptografia RSA em ambiente de internet

Fabricio da Silva Valadares Xavier

Ceará, 2005

(Edição do Autor)

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FUNDAÇÃO COMUNITÁRIA TRICORDIANA DE EDUCAÇÃO

Decretos Estaduais n.º 9.843/66 e n.º 16.719/74 e Parecer CEE/MG n.º 99/93

UNIVERSIDADE VALE DO RIO VERDE DE TRÊS CORAÇÕES

Decreto Estadual n.º 40.229, de 29/12/1998

Pró-Reitoria de Pós-Graduação, Pesquisa e Extensão.

Desenvolvimento de um laboratório virtual baseado em

PHP para estudo de criptografia RSA em ambiente de

internet

Três Corações

2005

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FABRICIO DA SILVA VALADARES XAVIER

Desenvolvimento de um laboratório virtual baseado em

PHP para estudo de criptografia RSA em ambiente de

internet

Projeto de Conclusão de Curso apresentado ao

Programa de Graduação em Ciência da Computação

da Universidade Vale do Rio Verde, como requisito

obrigatório da disciplina Estágio Supervisionado VI.

Orientadores

Prof. Marcos Paulo Valadares de Oliveira

Prof. Ms. Luiz Eduardo da Silva

Três Corações

2005

Aos pais.

E a todas as pessoas que estiveram envolvidas, direta e indiretamente.

OFEREÇO

AGRADECIMENTOS

A Deus, por dar-me força nesta conquista.

Aos pais, pelo apoio e incentivo para vencer mais esta etapa.

Aos irmãos, pela confiança transmitida.

Ao orientador, Marcos Paulo Valadares de Oliveira, pelos ensinamentos passados,

pela amizade, pela compreensão e pela brilhante orientação.

Ao co-orientador, Ms. Luiz Eduardo da Silva, pela amizade, pelo incentivo e

ensinamentos transmitidos desde a iniciação científica.

A Professora Ms. Jocyare Cristina Pereira de Souza, pelas sugestões e correções.

Aos amigos, pelo convívio de vários anos, pelas palavras carinhosas de incentivo

e ajuda na correção deste trabalho.

À Universidade Vale do Rio Verde (UNINCOR) e a todos os colegas professores.

A todos que, de alguma forma, contribuíram para o meu êxito profissional.

"Todo o homem tem direito à liberdade de opinião e

expressão; este direito inclui a liberdade de, sem

interferências, ter opiniões e de procurar, receber e

transmitir informações e idéias por quaisquer meios,

independentemente de fronteiras”.

Declaração Universal dos Direitos Humanos, art. 19

RESUMO

XAVIER, Fabrício da Silva Valadares. Desenvolvimento de um laboratório virtual baseado

em PHP para estudo de criptografia RSA em ambiente de internet. 2005. (Projeto de

Conclusão de Curso – Ciência da Computação). Universidade Vale do Rio Verde –

UNINCOR – Três Corações – MG

Com a crescente utilização dos computadores em nível residencial, das redes de computadores

nas empresas e especialmente da Internet, a segurança tornou-se um requisito essencial.

Apesar de uma grande parte das informações transferidas via Internet ser de acesso público,

existe um conjunto de operações que requerem algum nível de segurança a ser acertado entre

as partes, como por exemplo, transações com número de cartões de crédito ou dados de contas

bancárias, além de acesso a informações privadas usando a Internet. Esses aspectos da

segurança podem ser obtidos por meio de procedimentos matemáticos, genericamente

conhecidos como algoritmos de criptografia. Este trabalho visa implementar uma ferramenta

em linguagem PHP e HTML de fácil manuseio, em linguagem interpretada e não compilada,

onde será possível além de aprender sobre o algoritmo RSA de criptografia, interagir com as

funções que serão implementadas, possibilitando um alto grau de ajuste para cada caso de

uso. O projeto está concentrado na implementação de algoritmo de criptografia assimétrica. O

algoritmo assimétrico foi o RSA. Na Criptografia assimétrica também conhecida como

criptografia de chave pública é empregado dois algoritmos que usam cada um uma chave

diferente, uma chamada pública e a outra privada.

Comitê Orientador: Marcos Paulo Valadares de Oliveira – UFMG (Orientador), Luiz

Eduardo da Silva – UNINCOR (Orientador)

ABSTRACT

XAVIER, Fabrício da Silva Valadares. Development of a based virtual laboratory in PHP

for analysis of criptography RSA in Internet environment. 2005. (Project of Conclusion of

Course - Computer science). Universidade Vale do Rio Verde – UNINCOR – Três Corações

– MG

With the increasing use of the computers the residential level, the computer networks in the

companies and especially of the Internet, the security guard became an essential requirement.

Although a great part of the transferred information way Internet to be of public access, exists

a set of operations that require some level of security to be made right between the parts, as

for example, transactions with number of credit cards or data of banking accounts, beyond

access the private information using the Internet. These aspects of the security can be gotten

through mathematical procedures, generically known as cryptography algorithms. This work

aims at to implement a tool in language PHP and manuscript HTML easy, in interpreted and

not compiled language, where it will be possible besides learning on cryptography algorithm

RSA, to interact with the functions that will be implemented making possible one high degree

of adjustment for each use case. The project is concentrated in the implementation of

algorithm of anti-symmetrical criptography. The anti-symmetrical algorithm was the RSA.

The anti-symmetrical cryptography also known as cryptography of public key is used two

algorithms that use each one a different key, a public call and to another private one.

Orienting committee: Marcos Paulo Valadares de Oliveira – UFMG (Orienting professor),

Luiz Eduardo da Silva – UNINCOR (Orienting professor)

SUMÁRIO

Lista de Ilustrações............................................................................................................Pág. 09

1. Introdução....................................................................................................................Pág. 10

2. Revisão da Literatura...................................................................................................Pág. 11

2.1. O Criador dos Algoritmos ...................................................................................Pág. 11

2.2. A evolução dos Algoritmos de Primalidade e seu impacto na Criptografia .......Pág. 12

2.3. Protocolo TCP/IP ................................................................................................Pág. 13

2.4. Arquitetura Cliente / Servidor .............................................................................Pág. 14

2.5. Linguagem de Programação PHP ........................................................................Pág. 15

2.5.1. Um exemplo introdutório .........................................................................Pág. 15

2.5.2. Características ...........................................................................................Pág. 16

2.6. Criptologia e Criptografia ...................................................................................Pág. 17

2.6.1. Princípios básicos da criptografia .............................................................Pág. 22

2.6.1.1.Autenticidade ......................................................................................Pág. 22

2.6.1.2.Confidencialidade ...............................................................................Pág. 23

2.6.1.3.Integridade ..........................................................................................Pág. 24

2.6.1.4.Disponibilidade ...................................................................................Pág. 24

2.6.1.5.Algoritmos de criptografia em blocos ................................................Pág. 25

2.6.1.6.Algoritmos de criptografia de fluxo ...................................................Pág. 25

2.6.1.7.Robustez criptográfica ........................................................................Pág. 25

2.6.1.8.Tamanho criptográfico .......................................................................Pág. 26

2.6.1.9.Expiração de chaves ...........................................................................Pág. 26

2.7. Criptoanálise ........................................................................................................Pág. 27

2.7.1. Tipos de Ataques ......................................................................................Pág. 27

2.8. Algoritmos Simétricos .........................................................................................Pág. 28

2.9. Algoritmos Assimétricos .....................................................................................Pág. 30

2.9.1. Funcionamento da Criptografia Assimétrica ............................................Pág. 31

2.9.2. Algumas observações ...............................................................................Pág. 33

3. Justificativa..................................................................................................................Pág. 34

4. Objetivos......................................................................................................................Pág. 35

4.1. Objetivos Gerais...................................................................................................Pág. 35

4.2. Objetivos Específicos...........................................................................................Pág. 35

5. Materiais e Métodos ....................................................................................................Pág. 36

5.1. RSA (Rivest, Shamir e Adelman) .......................................................................Pág. 36

5.1.1. Características ...........................................................................................Pág. 36

5.1.2. Funcionamento do Algoritmo ...................................................................Pág. 36

5.1.2.1.Obtenção das Chaves ..........................................................................Pág. 37

5.1.2.2.Cifrando um bloco ..............................................................................Pág. 38

5.1.2.3.Decifrando um bloco ..........................................................................Pág. 39

5.2. Implementação do sistema ..................................................................................Pág. 40

5.2.1. Requisitos de software ..............................................................................Pág. 40

5.2.2. Requisitos de hardware .............................................................................Pág. 40

5.2.3. Descrição das funções principais ..............................................................Pág. 40

5.2.3.1.Função Generate_chaves ....................................................................Pág. 41

5.2.3.2.Função rsa_encrypt .............................................................................Pág. 41

5.2.3.3.Função rsa_decrypt .............................................................................Pág. 41

5.2.4. Descrição das funções auxiliares ..............................................................Pág. 42

5.2.4.1.Auxiliares da função Generate_chaves ...............................................Pág. 42

5.2.4.2.Auxiliares da função rsa_encrypt .......................................................Pág. 42

5.2.4.3.Auxiliares da função rsa_decrypt .......................................................Pág. 43

5.2.5. Considerações gerais para implementação ...............................................Pág. 43

5.2.5.1.Verificação de primos – critério de Rabin Miller ...............................Pág. 43

5.2.5.2.Geração de Primos ..............................................................................Pág. 43

5.2.5.3.Exponenciação Modular (Método binário) .........................................Pág. 44

5.2.5.4.Máximo divisor comum (GCD – greatest common divisor) ..............Pág. 44

5.2.5.5.Inversor Modular ................................................................................Pág. 45

5.3. Laboratório Virtual ..............................................................................................Pág. 46

6. Resultados e Discussão................................................................................................Pág. 53

7. Conclusão ....................................................................................................................Pág. 54

8. Sugestão para Trabalhos Futuros ................................................................................Pág. 55

9. Referência Bibliográfica .............................................................................................Pág. 56

10. Glossário......................................................................................................................Pág. 57

11. Apêndices ....................................................................................................................Pág. 68

11.1. Apêndice A

11.2. Apêndice B

12. Anexos.........................................................................................................................Pág. 98

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 Exemplo de PHP interagindo com HTML....................................................Pág. 15

FIGURA 2 Criptografia e transmissão de dados..............................................................Pág. 19

FIGURA 3 Criptografia e ataques....................................................................................Pág. 20

FIGURA 4 Esquema para cifragem e decifragem com chaves simétricas.......................Pág. 29

FIGURA 5 Encriptação por chave pública.......................................................................Pág. 31

FIGURA 6 Pessoa (A) criptografando uma mensagem para pessoa (B) .........................Pág. 32

FIGURA 7

Pessoa (C) criptografando uma mensagem para pessoa (B) .........................Pág. 32

FIGURA 8

Pessoa (B) descriptografando as mensagens recebidas de (A) e (C).............Pág. 32

FIGURA 9 Tela principal do sistema em branco.............................................................Pág. 46

FIGURA 10 Tela principal após preenchimento e geração automática dos primos ........Pág. 47

FIGURA 11 Tela explicativa de obtenção de chaves.......................................................Pág. 48

FIGURA 12 Cálculo exponencial em aritmética modular simplificado..........................Pág. 49

FIGURA 13 Tela explicativa de aritmética modular e cifragem da mensagem ..............Pág. 50

FIGURA 14 Tela explicativa do processo de decifragem e conferencia do resultado.....Pág. 52

1. INTRODUÇÃO

O direito à livre expressão de opiniões e repasse ou guarda de informações, com

a evolução dos meios de comunicação e com o advento da tecnologia da informação, vem

sendo ameaçado por mecanismos cada vez mais sofisticados de "invasão de privacidade".

Com o crescente uso das redes de computadores e a massificação do uso da

Internet, surgiu a necessidade de se utilizar melhores mecanismos para prover a segurança

das transações de informações confidenciais.

Vários serviços financeiros como pagamentos de conta, corretagem, seguros e

Home Banking estão ou estarão disponíveis em larga escala na Internet. Assim, a questão da

segurança é bastante enfatizada, principalmente, quando se imagina a possibilidade de se ter

suas informações expostas a atacantes ou intrusos da Internet, que surgem com meios cada

vez mais sofisticados para violar a privacidade e a segurança das comunicações.

Devido a estas preocupações, a proteção da informação tem se tornado um dos

maiores interesses dos administradores de sistemas.

A criptografia ajuda a definir responsabilidade, promover a justiça, prover

certeza e “privacidade”. Pode prevenir fraudes em comércio eletrônico e garantir a validade

de transações financeiras. Se usada apropriadamente, protege o anonimato e fornece provas

de identidade de pessoas. Pode, ainda, impedir vândalos de alterarem sua página na Internet e

concorrentes industriais de lerem seus documentos confidenciais. Com o comércio seguindo

sua marcha pelas redes de computadores, a Criptografia se tornará cada vez mais vital.

A principal motivação de sistemas de criptografia é proporcionar segurança a

todos os usuários e evitar que a transação possa ser decifrada por pessoas não autorizadas,

especialmente transações bancárias e de compras.

2. REVISÃO DE LITERATURA

Não custa lembrar que as centenas de milhões de computadores que estão por aí,

na face da terra, rodam programas. E, um programa nada mais é do que a materialização de

um algoritmo. Assim, o conceito de algoritmo adquiriu alguma importância no nosso dia-a-

dia. Eis a razão pela qual voltar para a história da vida daquele que é considerado o criador do

conceito.

2.1 O Criador dos Algoritmos

Como diz o autor Pedro Luis Kantek Garcia Navarro:

Leonard Euler, nascido na Basiléia em 1707, filho do pastor calvinista Paul Euler.

O pai já havia escolhido a profissão do filho: Teologia. Embora dono de um talento

impressionante para a matemática o filho obedientemente foi estudar teologia e

hebraico na Universidade da Basiléia. Lá travou contato com dois irmãos Daniel e

Niklauss Bernouilli, que vêm a ser membros da famosa família de matemáticos.

Nada menos que 8 componentes deste clã deixaram seu nome na matemática em

espaço inferior a 100 anos. A família Bernouilli era famosa: Daniel contava que um

dia recebera o maior elogio de sua vida. Viajando incógnito, durante um passeio,

travou conversa com um desconhecido. No meio do papo, humildemente,

apresentou-se: "Eu sou Daniel Bernouilli", ao que o conhecido fez cara de

zombaria e respondeu cheio de pompa "E eu, sou Isaac Newton". Nos dias de hoje

se diria "e eu, sou a Madonna".

Pois, voltando aos dois irmãos, logo depois de terem conhecido Euler, chegaram à

conclusão de que valia a pena a humanidade perder um pregador medíocre em troca

de um grande matemático. Foram convencer Paul Euler a que liberasse o filho. O

velho Paul, que fora contemporâneo na escola de Jakob Bernouilli, o pai de todos, e

tinha pelos Bernouilli muito respeito, aceitou relutantemente que o filho deixasse a

Teologia.

Euler passou a se interessar por quantos problemas passassem perto dele: estudou a

navegação, as finanças, acústica, irrigação, entre outras questões. Cada novo

problema levava Euler a criar matemática inovadora e engenhosa. Conseguia

escrever diversos trabalhos em um único dia e contava-se que entre a primeira e a

segunda chamada para o jantar, era capaz de rascunhar cálculos dignos de serem

publicados. Euler tinha memória e intuição e com eles trabalhava. Era capaz de

realizar um cálculo completo de cabeça, sem pôr o lápis no papel. Foi conhecido

ainda em vida como "a encarnação da análise". (NAVARRO, 2001)

O primeiro algoritmo de que se tem notícia, trabalhado por Euler, é a previsão das

fases da lua. Relembrando, a terra atrai a lua e a lua atrai a terra, e o conhecimento deste fato

com precisão ajuda a criar tabelas de navegação, fundamentais para um navio descobrir onde

está. Não esquecendo que nesta época, século XVIII, não existia os GPS. O cálculo do

comportamento da lua seria quase trivial se não aparecesse na história o sol. É o assim

chamado "problema dos 3 corpos". Euler não achou uma solução, que de resto até hoje não

existe, mas trabalhou num algoritmo que permitia calcular um primeiro valor aproximado

para a posição da lua. Reintroduzindo essa primeira posição no mesmo algoritmo, era possível

obter um novo valor melhor, e agindo sucessivamente dessa forma poder-se-ia chegar ao

valor com a precisão desejada. O Almirantado Britânico pagou 300 libras (um dinheirão) a

Euler pelo algoritmo. Lembrando que, Euler deve ter sido o primeiro programador

profissional da história do mundo.

Quando passou pela Rússia, Euler foi convidado pela czarina Catarina (a grande) a

ajudá-la a resolver um imenso problema. Andava pela corte Denis Diderot, francês

famoso e ateu convicto. Diderot passava seu tempo tentando convencer as pessoas

de que Deus não existia, o que deixava a religiosa Catarina furiosa. Euler, disse

"deixa comigo" e imediatamente proclamou ter uma prova algébrica da existência

de Deus. Rapidamente, Catarina convidou toda a corte para assistir o dilema

teológico entre Euler e Diderot.

No grande dia, Euler levantou-se, pigarreou, dirigiu-se à lousa e escreveu:

"Senhor, (a+bn)/n = x, portanto Deus existe, refute!". O pobre do Diderot que era

uma nulidade matemática não conseguiu dizer nada e humilhado, deixou a corte.

Não é necessário explicar, que o argumento do Euler é um baita facão. Ele deve ter

sido um ótimo jogador de truco.

Outro problema estudado, pelo qual é atribuído a Euler a paternidade da Teoria dos

Grafos, é o famoso problema das pontes de Königsberg (atual Kaliningrado).

Explica-se: corta a cidade o Rio Pregel, formando o seguinte padrão de 4 regiões

(margem esquerda, direita, ilha pequena e ilha grande) e 7 pontes.

Desde a idade média desconfiava-se que não era possível sair de um lugar qualquer,

atravessar as 7 pontes uma única vez cada uma e retornar ao ponto de partida. Euler

conseguiu mostrar que para este caminho existir cada ponto deve ser ligado por um

número par de pontes (ou deve haver apenas 2 lugares com pontes ímpares, se estes

lugares forem à saída e a chegada e forem diferentes entre si). Até hoje, na teoria

dos grafos, um caminho que goze desta propriedade é chamado caminho Euleriano.

É de Euler a primeira contribuição importante para a solução do Último Teorema

de Fermat (não existe n tal que xn + yn = zn, para n>2). De fato ele provou que o

teorema era verdadeiro para n=4. (NAVARRO, 2001)

2.2 A evolução dos Algoritmos de Primalidade e seu impacto na

Criptografia

Existem duas grandes vertentes de algoritmos de criptografia: os simétricos e os

assimétricos. Ambos são assim chamados em função de possuírem uma ou duas chaves, ou

seja, os algoritmos simétricos dependem de uma única chave para criptografar e

descriptografar uma mensagem, enquanto os assimétricos possuem uma chave pública para o

processo de cifragem e uma privada para o processo de decifragem da mensagem.

Ambas as classes de algoritmos possuem aplicações distintas: algoritmos

simétricos costumam ser mais rápidos, sendo úteis em aplicações que requerem uma

implementação em hardware, tal como celulares e outros tipos de comunicação privadas, em

que ambas as partes se confiam mutuamente. Agora, quando você precisar receber uma

mensagem cifrada de alguém que nem mesmo sabe quem será, é necessário lançar mão de um

algoritmo de chave pública. Tal chave tem apenas o poder de cifrar, e pode ser distribuída

livremente a qualquer pessoa interessada em enviar-lhe uma mensagem confidencialmente.

Munido da respectiva chave privada, você tem garantia de ser a única pessoa

capaz de ler a sua "correspondência" secreta.

Dentro de cada uma destas classes de algoritmos de criptografia, existem diversas

outras subclasses. “O projeto de algoritmos simétricos costuma ter sua segurança baseada na

Teoria da Informação de Shannon, e seguem os mesmos princípios estatísticos enunciados

nesta obra.” (Navarro, 2001).

2.3 Protocolo TCP/IP

O autor Douglas E. Comer demonstra no livro Interligação em Redes com

TCP/IP uma introdução e visão geral que contém: A motivação para a interligação em

redes, A interligação em reder TCP/IP, Serviços de interligações em redes, História e

escopo da Internet, O conselho de arquitetura da Internet, A reorganização do IAB, a

Internet Society, RFCs da Internet, Protocolos e padronização da Internet, Expansão e

tecnologia, que vem descreve:

Uma interligação em redes consiste em um conjunto de redes conectadas que agem

como um todo coordenado. A principal vantagem é que ela proporciona uma

interconexão universal, ao mesmo tempo em que permite que grupos de indivíduos

utilizem qualquer hardware de rede que melhor atenda às suas necessidades.

Examinaremos os princípios que orientam a comunicação de interligação em redes

em geral e os detalhes de uma pilha de protocolos dessa interconexão, em particular.

Também discutiremos como esses protocolos são utilizados em uma interconexão

desse tipo. A tecnologia que utilizamos em nosso exemplo, denominada TCP/IP em

virtude de seus dois protocolos principais, foi desenvolvida pela ARPA – Advanced

Research Projects Agency. Ela fornece a base para Internet global, uma interligação

em redes ampla e operacional que conecta universidades, organizações e

departamentos do governo em muitos países em todo mundo. A Internet global está

passando por uma rápida expansão. (COMER,1998)

Esse arquivo mostra como funciona o TCP/IP, assim como suas camadas e o que

cada uma delas vem a ser e seu funcionamento são elas:

Camada de Apresentação:

É formada pelos protocolos utilizados pelas diversas aplicações do modelo TCP/IP.

Esta camada não possui um padrão comum. O padrão é estabelecido por cada

aplicação. Isto é, o FTP possui seu próprio protocolo, assim como o TELNET,

SMTP, POP3, DNS e etc. (SANTOS, 2002).

Camada de Transporte:

É formada pelos protocolos utilizados pelas diversas aplicações do modelo TCP/IP.

Esta camada não possui um padrão comum. O padrão é estabelecido por cada

aplicação. Isto é, o FTP possui seu próprio protocolo, assim como o TELNET,

SMTP, POP3, DNS e etc. (SANTOS, 2002).

Camada Internet (IP):

Essa camada é a primeira normatizada do modelo. Também conhecida como camada

Internet, é responsável pelo endereçamento, roteamento e controle de envio e

recepção. Ela não é orientada à conexão, se comunica através de datagramas.

(SANTOS, 2002).

Camada de Rede (hardware):

Camada de abstração de hardware tem como principal função a interface do modelo

TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring,

Frame Relay, PPP e SLIP). Por causa da grande variedade de tecnologias de rede,

ela não é normatizada pelo modelo, o que provê a possibilidade de interconexão e

interoperação de redes heterogêneas. (SANTOS, 2002).

Traz uma nota dizendo:

A grande flexibilidade e interoperabilidade fornecidas pela arquitetura TCP/IP,

atraíram os fabricantes e fornecedores de recursos e o mercado de informática como

um todo, pois, esta arquitetura, permite interconectar ambientes heterogêneos de

forma eficiente e, com isso, todos passaram a usar esta tecnologia em larga escala.

(SANTOS, 2002).

2.4 Arquitetura Cliente / Servidor

Pesquisando o livro Redes de Computadores dos autores Luiz Fernando Gomes

Soares, Guido Lemos e Sérgio Colcher, foi encontrado no capítulo 16 - Sistemas Operacionais

de Redes a Arquitetura Cliente/Servidor explicando cada uma das funções dos módulos como:

modulo do cliente,

Vimos que a solução adotada foi à introdução de um redirecionador que manteve

inalterada a interface usada pelas aplicações, aproveitando-as para permitir,

inclusive, o acesso aos dispositivos remotos. Uma outra foi manter a utilização dos

recursos (memória, processador etc.) dos clientes em níveis tais que o usuário não

fosse atrapalhado em suas tarefas locais. (SOARES, LEMOS, COLCHER, 1995)

o módulo servidor,

Estações que possuem tais módulos chamamos por simplificação de servidores,

são distinguidas das outras estações pelo software de suporte ao serviço e algum

hardware especial que contenham. Entre os serviços mais oferecidos podemos citar:

armazenamento de arquivos, a gerência de banco de dados, o suporte para

impressão, a tradução de nomes simbólicos em endereços físicos, a concentração de

terminais, a monitoração de redes, a criptografia, o correio eletrônico e os serviços

de comunicação. (SOARES, LEMOS, COLCHER, 1995).

e este ainda se subdivide em Servidor de Arquivos, Servidor de Banco e Dados, Servidor de

Impressão, Servidor de Comunicação, Servidor de Gerenciamento e outros Servidores.

2.5 Linguagem de Programação PHP

No site da linguagem PHP no setor de documentação está escrito: “PHP (um acrônimo

recursivo para "PHP: Hypertext Preprocessor") é uma linguagem de script Open Source

(gratuita) de uso geral, muito utilizada especialmente para o desenvolvimento de aplicações

Web dentro do HTML.” (PHP, 2005)

2.5.1 Um exemplo introdutório

O PHP como sendo uma linguagem de programação WEB pode-se ser inserido dentro

do HTML, modo que o processamento seja unificado, como pode ser visto na figura 1.

Figura 1 - Exemplo de PHP interagindo com HTML

O PHP é diferente de scripts CGI escritos em outras linguagens como Perl ou C - ao

invés de escrever um programa com vários comandos para imprimir HTML, escreve-se um

arquivo HTML com algum código inserido para fazer alguma coisa (no caso, imprimir um

texto). O código PHP é delimitado por tags iniciais e finais que lhe permitem pular pra dentro

e pra fora do "modo PHP".

O que distingui o PHP de algo como Javascript no lado do cliente é que o código é

executado no servidor. Se você tivesse um script em seu servidor, o cliente receberia

os resultados da execução desse script, sem nenhum modo de determinar como é o

código fonte. Você pode inclusive configurar seu servidor para processar todos os

seus arquivos HTML como PHP, e então não haverá nenhum modo dos usuários

descobrirem que se você usa essa linguagem ou não. (PHP, 2005)

A melhor coisa em usar PHP está no fato de ele ser extremamente simples para um

iniciante, mas oferece muitos recursos para o programador profissional.

Apesar do desenvolvimento do PHP ser focado nos scripts do lado do servidor, pode-

se fazer muito mais com ele.

2.5.2 Características

O PHP é focado para ser uma linguagem de script do lado do servidor, portanto,

pode-se fazer qualquer coisa que outro programa CGI pode fazer, como: coletar dados de

formulários, gerar páginas com conteúdo dinâmico ou enviar e receber informações. Mas o

PHP pode fazer muito mais.

Esses são os maiores campos onde os scripts PHP podem se utilizados: Script no

lado do servidor (server-side). Este é o mais tradicional e principal campo de

atuação do PHP. Você precisa de três coisas para seu trabalho. O interpretador do

PHP (como CGI ou módulo), um servidor web e um browser. Basta rodar o servidor

web conectado a um PHP instalado. Você pode acessar os resultados de seu

programa PHP com um browser, visualizando a página PHP através do servidor

web. Script de linha de comando. Você pode fazer um script PHP funcionar sem um

servidor web ou browser. A única coisa necessária é o interpretador. Esse tipo de

uso é ideal para script executados usando o cron (cronômetro de execuções, Linux)

ou o Agendador de Tarefas (no Windows). Os scripts podem ser usados também

para rotinas de processamento de texto. Escrevendo aplicações GUI (Grafical user

interface) no lado do cliente (client-side). O PHP não é (provavelmente) a melhor

linguagem para produção de aplicações com interfaces em janelas, mas o PHP faz

isso muito bem, e se você deseja usar alguns recursos avançados do PHP em

aplicações no lado do cliente poderá utilizar o PHP-GTK para escrever esses

programas. E programas escritos desta forma ainda serão independentes de

plataforma. O PHP-GTK é uma extensão do PHP, não disponível na distribuição

oficial. (PHP, 2005)

O PHP pode ser utilizado na maioria dos sistemas operacionais, incluindo Linux,

várias variantes Unix (incluindo HP-UX, Solaris e OpenBSD), Microsoft Windows, Mac OS

X, RISC OS, e provavelmente outros. O PHP também é suportado pela maioria dos servidores

web atuais, incluindo Apache, Microsoft Internet Information Server, Personal Web Server,

Netscape and iPlanet Servers, Oreilly Website Pro Server, Caudium, Xitami, OmniHTTPd, e

muitos outros. O PHP pode ser configurado como módulo para a maioria dos servidores, e

para os outros como um CGI comum.

Com o PHP, portanto, um programador tem a liberdade para escolher o sistema

operacional e o servidor web. Do mesmo modo, o programador pode escolher entre

utilizar programação estrutural ou programação orientada a objeto, ou ainda uma

mistura deles. Mesmo não desenvolvendo nenhum recurso padrão de OOP (Object

Oriented Programming, Programação Orientada a Objetos) na versão atual do PHP,

muitas bibliotecas de código e grandes aplicações (incluindo a biblioteca PEAR)

foram escritos somente utilizando OOP. Com PHP limita-se a gerar somente

HTML. As habilidades do PHP incluem geração de imagens, arquivos PDF e

animações Flash (utilizando libswf ou Ming) criados dinamicamente. Criar-se

facilmente qualquer padrão texto, como XHTML e outros arquivos XML. O PHP

pode gerar esses padrões e os salvar no sistema de arquivos, em vez de imprimi-los,

formando um cache dinâmico de suas informações no lado do servidor. (PHP, 2005)

Talvez a mais forte e mais significativa característica do PHP é seu suporte a uma

ampla variedade de banco de dados. Escrever uma página que consulte um banco de dados é

incrivelmente simples.

Também foi implementada uma abstração de banco de dados DBX permitindo a

você utilizar qualquer banco de dados transparentemente com sua extensão. Adicionalmente,

o PHP suporta ODBC (Open Database Connection, ou Padrão Aberto de Conexão com

Bancos de Dados), permitindo que se utilize qualquer outro banco de dados que suporte esse

padrão mundial.

O PHP também tem suporte para comunicação com outros serviços utilizando

protocolos como LDAP, IMAP, SNMP, NNTP, POP3, HTTP, COM (em Windows)

e incontáveis outros. Pode-se abrir sockets de rede e interagir diretamente com

qualquer protocolo. O PHP também suporta o intercâmbio de dados complexos

WDDX, utilizado em virtualmente todas as linguagens de programação para web.

Falando de comunicação, o PHP implementa a instanciação de objetos Java e os

utiliza transparentemente como objetos PHP. Pode-se ainda usar sua extensão

CORBA para acessar objetos remotos. O PHP é extremamente útil em recursos de

processamento de texto, do POSIX Estendido ou expressões regulares Perl até como

interpretador para documentos XML. Para acessar e processar documentos XML,

são suportados os padrões SAX e DOM. Você ainda pode usar nossa extensão

XSLT para transformar documentos XML. Utilizando o PHP no campo do e-

commerce, um programador poderá usar as funções específicas para Cybescash,

CyberMUT, Verysign, Payflow Pro e CCVS, práticos sistemas de pagamento on-

line. (PHP, 2005)

Por último, mas longe de terminar, temos também outras extensões interessantes:

funções para o search engine mnoGoSearch, funções para Gateway IRC, vários utilitários de

compressão (gzip, bz2), calendário e conversões de datas, tradução.

2.6 Criptologia e Criptografia

A palavra Criptologia deriva da palavra grega

κρυπτος

(oculto) e logos (estudo).

Este campo de estudo mais abrangente abarca as disciplinas da Criptografia e da

Criptoanálise combinadas.

Um conceito que possa definir Criptologia em poucas palavras de que ela seria o

estudo das escritas secretas.

Na verdade Criptologia é o estudo de Códigos e Cifras (não necessariamente

secretos). Mensagens ocultas que não são nem codificadas nem cifradas são, simplesmente,

ocultas. A técnica da tinta invisível é um exemplo de mensagem oculta.

Um código é um sistema pré-estabelecido de substituição de palavras ou de

parágrafos. Um idioma estrangeiro, por exemplo, é como um código secreto

onde cada palavra em português possui uma equivalente nele. Assim, "oi" em

português equivale a "hola" em espanhol ou "hi" em inglês. A maioria dos códigos

funciona com um "livro de códigos" onde estão relacionadas às equivalências, como

se fosse um dicionário. Já a palavra cifra vem do hebraico saphar, que significa "dar

número". A maioria das cifrações é intrinsecamente sistemáticas, freqüentemente

baseadas em técnicas de sistemas numéricos. O termo Criptoanálise é o estudo de

como "quebrar" os mecanismos criptográficos, podendo assim revelar o conteúdo

das mensagens cifradas. (SCHNEIER, WILEY, WILEY, 1996)

A palavra criptografia vem do grego

κρυπτος

que significa oculto, e

γρα

ειυ

que significa escritura, sua definição é: "Arte de escrever com chave secreta ou de um

modo enigmático". Obviamente há anos que a criptografia deixou de ser uma arte para virar

uma técnica, ou melhor, um conjunto de técnicas que tratam da proteção - ocultamento

frente a observadores não autorizados - da informação.

Dentro da criptologia a ciência da criptografia tem como seu objeto de estudos

os processos de Encriptação, ou seja, a transformação dos dados em uma forma que

torna impossível a sua leitura sem o apropriado conhecimento. O seu propósito é

assegurar privacidade da informação mantendo o entendimento da mensagem

oculto de qualquer um a qual ela não seja destinada. A decriptação, por outro

lado, é o reverso da encriptação; é a transformação de dados encriptados

novamente em uma forma inteligível. Ou seja, é uma ciência capaz de prover

meios através dos quais seja possível transformar um texto “plano” (inteligível)

em um texto “cifrado” (ininteligível) e vice-versa. Encriptação e decriptação

geralmente requerem o uso de uma informação secreta que atua como uma chave.

Para alguns mecanismos de encriptação a mesma chave é usada para tanto para a

cifragem dos dados quanto para a sua decifragem; para outros mecanismos as

chaves usadas para a encriptação e decriptação são diferentes. A criptografia fornece

técnicas para codificar e decodificar dados, tais que os mesmos possam ser

armazenados, transmitidos e recuperados sem sua alteração ou exposição. Em outras

palavras, técnicas de criptografia podem ser usadas como um meio efetivo de

proteção de informações suscetíveis a ataques, estejam elas armazenadas em um

computador ou sendo transmitidas pela rede. (SCHNEIER, WILEY, WILEY, 1996)

Todos os algoritmos de criptografia residem no conhecimento de uma chave secreta

que é utilizada pelos algoritmos para criptografar dados. Em resumo:

Figura 2 - Criptografia e transmissão de dados

Como os algoritmos são conhecidos (e devem sê-lo, pois precisam ser

exaustivamente testados e validados), o que garante os serviços é a chave secreta. Ela deve

ter um tamanho suficientemente grande que impeça sua descoberta por busca exaustiva, mas

suficientemente pequena para viabilizar o processamento com o mínimo de overhead.

Pode-se definir criptosistema como uma quíntupla (M, C, K, E, D), onde:

• M representa o conjunto de todas as mensagens sem cifrar

(denominado texto plano, plaintext) que podem ser enviadas.

• C representa o conjunto de todas as possíveis mensagens cifradas, ou

criptogramas.

• K representa o conjunto de chaves que se pode empregar no criptosistema

• E é o conjunto de transformações de criptografia, ou a família de funções

que se aplica a cada elemento de M para obter um elemento de C. Existe

uma transformação diferente E

para cada valor de k.

• D é o conjunto de transformações de descriptografia, análogo a E.

Existem dois tipos fundamentais de criptosistemas:

• Criptosistemas simétricos ou de chave privada: são aqueles que

empregam a mesma chave k tanto para cifrar/criptografar quanto para

decifrar/descriptografar. Apresentam o inconveniente de que para serem

empregados a chave k deve estar tanto no emissor como no receptor, e isto

nos leva ao problema de como transmitir a chave de forma segura.

• Criptosistemas assimétricos ou de chave pública: estes criptosistemas

empregam uma dupla chave (k

e k

). kp é conhecida como chave privada

e k

, como chave pública. Uma delas deve ser usada para criptografia (E)

e a outra para a descriptografia (D). Em muitos casos não tem uma ordem

específica de utilização, ou seja, uma mensagem criptografada com uma

das chaves pode ser descriptografada pela outra, não importando qual será

usada para criptografar, desde que a outra seja usada para descriptografar.

(ou seja, se encriptar com a chave privada, posso decriptar com a chave

pública e vice-versa.) Estes criptosistemas devem impedir que a partir da

chave pública seja possível calcular a chave privada. Estes criptosistemas

oferecem um leque maior de possibilidades, podendo ser empregados

para o estabelecimento de comunicações seguras por canais inseguros -

uma vez que só trafega pelo canal a chave pública, que só vai ser usada para

encriptar.

Na prática emprega-se uma combinação dos dois tipos de criptosistemas, pois

o segundo possui o inconveniente de ter um custo computacional muito maior que

o primeiro. Esta combinação se dá da seguinte forma: as mensagens (geralmente

longas) são criptografadas utilizando-se algoritmos simétricos, que podem ser muito

eficientes, e a criptografia assimétrica é utilizada para codificar as chaves simétricas

(curtas) resolvendo assim o problema de transmissão das chaves no criptosistema

simétrico. O objetivo fundamental da criptografia é tornar possível que duas pessoas,

organizações ou entidades, se comuniquem através de um canal inseguro, de forma

que um adversário não possa entender o que foi dito. Para isto utilizamos o

processo de cifragem/decifragem de mensagens. (STINSON, 1995)

Figura 3 - Criptografia e ataques

Cifrar (ou criptografar) é o ato de transformar dados em alguma forma ilegível.

Seu propósito é o de garantir a privacidade, mantendo a informação escondida de

qualquer pessoa não autorizada, mesmo que esta consiga visualizar os dados

criptografados. Enquanto que, decifrar (ou descriptografar) é o processo inverso,

ou seja, transformar os dados criptografados na sua forma original, inteligível. Para

cifrar ou decifrar uma mensagem, necessita-se de informações confidenciais

geralmente denominadas chaves ou senhas. Dependendo do método de

criptografia empregado, a mesma chave pode ser utilizada tanto para criptografar

como para descriptografar mensagens, enquanto outros mecanismos utilizam chaves

diferentes. Em geral, considera-se a necessidade de transmitir uma mensagem

(M), entre um emissor e um receptor. A mensagem designa-se por texto plano. Na

realidade, esta designação não significará texto propriamente dito, corresponderá

antes a qualquer seqüência de bits que se pretenda transmitir em segurança. O

processo de disfarçar a mensagem, cifragem, transforma o texto simples num

criptograma (C); e o processo inverso, decifragem, permite recuperar o texto simples

original a partir do criptograma. Os algoritmos de criptografia, também denominados

cifras, são as funções matemáticas que fazem a cifragem e a decifragem, tendo em

geral dois componentes o algoritmo ou função de cifragem (E) e o algoritmo ou

função de decifragem (D) devendo, naturalmente. (SINGH, 2004)

Todos os atuais algoritmos seguros são conhecidos e usam, no seu funcionamento,

uma chave. Basicamente a chave é um número k em que K é o espaço finito das chaves, que

interessa ser de grande dimensão, para uma maior segurança. Em algoritmos com chave, as três

primeiras equações.

As chaves devem definir univocamente o criptograma.

Com maior generalidade, considera-se a utilização de duas chaves diferentes,

uma de cifragem e outra de decifragem.

Nos algoritmos simétricos, a chave de cifragem pode ser obtida a partir da

chave de decifragem, e vice-versa, sendo as duas chaves, normalmente, idênticas. Em

qualquer caso, é necessário, que o emissor e o receptor acordem numa chave, antes de

poderem usar o sistema.

Nos algoritmos, a segurança reside no secretismo da chave. Quando a segurança de

um algoritmo é baseada no seu secretismo, ele é classificado como restrito.

Visto que o funcionamento do algoritmo é conhecido, sabendo-se a chave, é

possível cifrar e decifrar qualquer mensagem. Atualmente este tipo de algoritmo é

pouco utilizado porque quanto maior é o número de utilizadores, maior é a

probabilidade de algum deles revelar o segredo, quebrando a segurança de todo o

sistema. A sua utilização restringe-se a aplicações de baixa segurança

(codificadores de vídeo, por exemplo). De modo a minimizar este problema surgiram

os algoritmos assimétricos ou de chave pública, em que as duas chaves são

obrigatoriamente diferentes, com a condicionante de a chave de decifragem ser

impossível de obter a partir da chave de cifragem (pelo menos num tempo

aceitável). Denomina-se chave pública, porque a chave de cifragem pode ser divulgada,

permitindo a qualquer emissor enviar mensagens cifradas para um destinatário.

Como somente o destinatário conhece a chave de decifragem, somente a ele será

possível a decifragem da mensagem. O sistema inverso também é possível, isto

é, publicar a chave de decifragem e manter secreta a chave de cifragem, e

designa-se por sistema de assinatura. Permite garantir a autenticidade das

mensagens do emissor. (STINSON, 1995)

Os algoritmos de cifragem podem também se dividir em duas categorias

conforme a maneira de subdividir as mensagens a cifrar. Os algoritmos de cifra corrida

(stream cipher) fazem um tratamento bit a bit do texto original. Os algoritmos de blocos tratam

um determinado número de bits simultaneamente. Em implementações usando computador a

dimensão do bloco é normalmente 64 bits - um valor suficientemente grande para afastar a

criptoanálise e suficientemente pequeno para ser tratável.

Na grande maioria dos casos tanto os textos planos (M) como os textos

criptografados (C) são representados utilizando-se o mesmo alfabeto. Por isso, pode ocorrer

que exista alguma chave k pertencente ao conjunto de chaves possíveis (k



K) de tal forma

que o que seria desastroso para nossos propósitos, pois o uso desta chave deixaria a mensagem

sem alteração.

Também pode acontecer o caso de chaves que geram textos codificados de

baixa qualidade, ou seja, bastaria criptografar novamente o criptograma para recuperar o texto

original.

A existência de chaves com estas características, depende de cada algoritmo e em

muitos casos também depende dos parâmetros escolhidos na hora de aplicá-lo.

Denominaremos estes tipos de chave como chaves fracas (weak keys). Normalmente em um

bom criptosistema, a quantidade de chaves fracas é zero ou muito pequena em comparação

com o número total de chaves possíveis.

2.6.1 Princípios básicos da criptografia

Os princípios básicos da segurança são: a Autenticidade, Confidencialidade,

Integridade e Disponibilidade das Informações. Os benefícios evidentes são reduzir os riscos

com vazamentos, fraudes, erros, uso indevido, sabotagens, roubo de informações e diversos

outros problemas e, assim, consequentemente aumentar a produtividade dos usuários através

de um ambiente mais organizado, maior controle sobre os recursos de informática e,

finalmente, viabilizar aplicações críticas das empresas.

2.6.1.1 Autenticidade

O controle de autenticidade está associado com a identificação correta de um

usuário ou computador. O serviço de autenticação em um sistema deve assegurar ao

receptor que a mensagem é realmente procedente da origem informada em seu conteúdo.

Normalmente, isso é implementado a partir de um mecanismo senhas ou de assinatura

digital. A verificação de autenticidade é necessária após todo processo de identificação, seja

de um usuário para um sistema, de um sistema para o usuário ou de um sistema para outro

sistema. Ela é a medida de proteção de um serviço/informação contra a personificação por

intrusos.

Um ataque contra a autenticidade envolve alguma forma de personificação

(spoofing). Um tipo comum de personificação consiste em um usuário externo

assumir a identidade de um usuário interno, atuando no sistema no lugar deste usuário

legítimo. A maneira mais simples de personificação está associada com infiltrações

de senha, onde o intruso informa uma combinação de nome do usuário/senha,

depois outra e assim por diante, até que uma determinada combinação permita sua

entrada no sistema. Tal técnica (usualmente denominada como Força Bruta ou Brute

Force) consome, com freqüência, um volume considerável de tempo e esforço de

máquina. Assim classes de softwares como os sniffers, que possibilitam o

rastreamento de senhas, estão sendo utilizados cada vez em maiores escalas. Muitos

tipos de sistemas não bloqueiam tentativas de login após um determinado

número de insucessos. Essa fraqueza inerente em termos de segurança permite que

um intruso dê início a um grande número de tentativas de login que não são impedidas.

Consequentemente possibilita aos violadores várias formas de invasão: acessando

mensagens de correio eletrônico, os quais contêm senhas; ou decifrando-as com

uma ferramenta que permite localizar e obter informações sobre senhas

vulneráveis em sistemas. Na verdade, alguns invasores utilizam TFTP ou FTP

para tentar obter a senha, em seguida o invasor deverá identificar as senhas

verdadeiras. No Unix, as senhas contidas em /etc/passwd são cifradas através de

um esquema de criptografia não-convencional, mas o algoritmo de criptografia em si

está largamente disponível e pode ser até mesmo incorporado em algumas

ferramentas utilizadas pelos invasores. Os invasores as utilizam para obter senhas

em textos simples que serão informadas durante sessões de telnet ou de rlogin.

(DAPS, 1997)

2.6.1.2 Confidencialidade

Confidencialidade significa proteger informações contra sua revelação para alguém

não autorizado - interna ou externamente. Consiste em proteger a informação contra leitura

e/ou cópia por alguém que não tenha sido explicitamente autorizado pelo proprietário

daquela informação. A informação deve ser protegida qualquer que seja a mídia que a

contenha, como por exemplo, mídia impressa ou mídia digital. Deve-se cuidar não apenas

da proteção da informação como um todo, mas também de partes da informação que podem ser

utilizadas para interferir sobre o todo. No caso da rede, isto significa que os dados, enquanto

em trânsito, não serão vistos, alterados, ou extraídos da rede por pessoas não autorizadas ou

capturados por dispositivos ilícitos. O objetivo da confidencialidade é proteger informação

privada (cidadãos, indústrias, governo, militar). Na comunicação, ela é obtida evitando-se a

escuta (meio físico, topologia), ou se isto não for possível, evitando-se a inteligibilidade

dos dados durante o processo de transmissão (cifra).

Uma rede de meios físicos compartilhados é uma rede nas quais os pacotes são

transmitidos para várias partes da rede à medida que trafegam dos pontos de origem

para os de destino. As redes de meios físicos compartilhados impõem um tipo

especial de risco de segurança, pois os pacotes podem ser interceptados em

qualquer ponto dessas redes. A captura de pacotes dessa forma é conhecida como

Rastreamento da Rede. Para o rastreamento de uma rede é preciso usar um

dispositivo físico ou um programa. Normalmente, os dispositivos físicos de

rastreamento são instalados onde há conexão de cabos, através de um conector

dentado que penetra no isolamento do cabo, ou em interfaces de porta de

máquina host individuais. Os programas de captura de pacotes proporcionam uma

interface com um dispositivo de hardware que é executado no modo promíscuo

(sniffer), ou seja, copiando todos os pacotes que chegam até ele, independentemente

do endereço de destino contido no pacote. Se um sniffer for instalado em alguma parte

da rota entre dois hosts de uma rede, senhas e informações confidenciais podem ser

capturadas, causando transtornos e prejuízos. Tal ação pode proporcionar, também,

a ocorrência de futuros ataques contra autenticidade, usando senhas, usernames e

endereços de host capturados por sniffers. (DAPS, 1997)

2.6.1.3 Integridade

A integridade consiste em proteger a informação contra modificação sem a

permissão explicita do proprietário daquela informação. A modificação inclui ações como

escrita, alteração de conteúdo, alteração de status, remoção e criação de informações. Deve-

se considerar a proteção da informação nas suas mais variadas formas, como por

exemplo, armazenada em discos ou fitas de backup. Integridade significa garantir que se o

dado está lá, então não foi corrompido, encontra-se íntegro. Isto significa que aos dados

originais nada foi acrescentado, retirado ou modificado. A integridade é assegurada

evitando-se alteração não detectada de mensagens (ex. tráfego bancário) e o forjamento

não detectado de mensagem (aliado à violação de autenticidade).

2.6.1.4 Disponibilidade

Ter as informações acessíveis e prontas para uso representa um objetivo crítico

para muitas organizações. No entanto, existem ataques de negação de serviços, onde o acesso a

um sistema/aplicação é interrompido ou impedido, deixando de estar disponível; ou uma

aplicação, cujo tempo de execução é crítico, é atrasada ou abortada.

Disponibilidade consiste na proteção dos serviços prestados pelo sistema de forma

que eles não sejam degradados ou se tornem indisponíveis sem autorização, assegurando ao

usuário o acesso aos dados sempre que deles precisar. Isto pode ser chamado também de

continuidade dos serviços.

Um sistema indisponível, quando um usuário autorizado necessita dele, pode

resultar em perdas tão graves quanto as causadas pela remoção das informações daquele

sistema. Atacar a disponibilidade significa realizar ações que visem à negação do

acesso a um serviço ou informação, como por exemplo: bloqueamento do canal

de comunicação ou do acesso a servidores de dados.

(DAPS, 1997)

2.6.1.5 Algoritmos de criptografia em blocos

Estes algoritmos dividem o texto plano em blocos de tamanho fixo e estes blocos

são encriptados um por vez.

2.6.1.6 Algoritmos de criptografia de fluxo

São algoritmos que vão encriptando os dados conforme estes são recebidos. Não

contém uma fase preparatória de divisão do texto plano.

2.6.1.7 Robustez criptográfica

Alguns sistemas são mais fáceis de atacar que outros. A habilidade do sistema

de criptografia de proteger informações para ataques é chamada robustez. Robustez depende

de muitos fatores, incluindo:

• O segredo da chave.

• A dificuldade de adivinhar a chave ou as árduas possibilidades de buscar a

chave.

• A dificuldade de inverter o algoritmo de encriptação sem conhecer a chave de

encriptação.

• A existência de portas traseiras, ou caminhos adicionais pelas quais um arquivo

encriptado pode ser desencriptado mais facilmente sem conhecer a chave.

• A habilidade para decriptar uma mensagem encriptada totalmente se você

conhece o caminho que uma porção dele decriptado (chamado um atacar texto

conhecido).

• A propriedade do plaintext e conhecimento destas propriedades por um ataque.

• O objetivo no projeto da criptografia é desenvolver um algoritmo que é difícil

reverter sem a chave, e necessitar de grande esforço para poder adivinhar a

chave. Algumas matemáticas sofisticadas são envolvidas em tais

desenvolvimentos.

2.6.1.8 Tamanho criptográfico

Quando dizemos que um método de criptografia utiliza 512, 1024 ou 2048 bits

estamos dizendo que o número de combinações que alguém precisa fazer para tentar

decifrar nossa mensagem são respectivamente 2 elevado à potência 512, 2 elevado à potência

1024 e 2 elevado à potência 2048 potência.

Já pensou quantas vezes alguém teria que tentar para decifrar uma mensagem

criptografada em 2048 bits? Claro que quem quer decifrar uma mensagem de correio eletrônico

também vai se valer de meios e programas cada vez mais sofisticados para isto, e por isto

mesmo a criptografia deve ser cada vez mais forte para impedir tentativas de quebra de sigilo.

Qualquer método acima de 512 bits é considerado hoje bastante seguro para mensagens de

correio eletrônico.

Os programas de criptografia utilizam como código algoritmos (equações

matemáticas, polinômios) complexos que, em sua fórmula, utilizam como parte integrante o

próprio texto a ser criptografado e uma "chave de criptografia".

2.6.1.9 Expiração de chaves

Para se precaver de ataques fatoriais em longo prazo, cada chave deve ter uma

data de expiração após a qual ela se torna inválida. O tempo de vida da chave deve ser,

portanto, bem menor do que o tempo previsto para poder quebrá-la, ou, em outras palavras,

o tamanho da chave deve ser grande o suficiente para tornar mínimas as chances de quebrá-la

antes de sua expiração.

A data de expiração de uma chave acompanha a chave pública em uma

Identificação Digital. O programa de verificação de assinatura deve verificar a data de expiração,

e não aceitar uma mensagem assinada com uma chave expirada. Isto significa que quando a

chave de alguém expira, tudo o que for assinado com esta chave não deve ser considerado

válido. Quando for necessário que um documento assinado seja considerado válido por

períodos mais longos, o documento deve receber um selo cronológico.

Após a expiração, o usuário escolhe uma nova chave que deve ser mais longa do

que a chave antiga, possivelmente alguns dígitos a mais. Um usuário pode reverificar uma

chave expirada, se ela for suficientemente longa e se não foi comprometida. A Autoridade

Certificadora Digital gerará então uma nova Identificação Digital para a mesma chave, e todas

as novas assinaturas farão menção à nova Identificação Digital, em vez da antiga. Entretanto,

pelo fato de os computadores se tornarem mais potentes e velozes, é recomendável que novas

chaves sejam mais longas a cada ano.

Trocas de chaves têm a vantagem de aumentar a segurança no sistema de

criptografia.

2.7 Criptoanálise

A força de um sistema criptográfico depende de vários fatores: dificuldade de

adivinhar a chave (o uso de chaves maiores são mais difíceis de adivinhar, mas podem tornar o

processo mais lento), dificuldade de subverter o algoritmo de cifragem, dificuldade de se

quebrar o código mesmo já conhecendo a mensagem cifrada, entre outros.

2.7.1 Tipos de Ataques

Ataque do texto cifrado (cyphertext-only): o criptoanalista tem a sua disposição

uma grande quantidade de mensagens cifradas, mas desconhece as originais e as chaves

utilizadas. Sua tarefa é recuperar as mensagens normais (deduzir as chaves utilizadas).

Ataque do texto conhecido (known-plaintext): o criptoanalista tem a sua

disposição uma grande quantidade de mensagens cifradas e também as mensagens originais

equivalentes. Sua tarefa é deduzir as chaves usadas (ou um método para recuperar

mensagens cifradas com a mesma chave).

Ataque adaptativo do texto escolhido (adaptative-choosen-plaintext): no

método anterior, o criptoanalista poderia ser capaz de fornecer somente uma grande quantidade

de mensagens de uma só vez; agora ele pode fornecer um pequeno conjunto, analisar os

resultados, fornecer outro conjunto e assim por diante. Sua tarefa é deduzir as chaves

utilizadas. Alguns métodos de cifragem como o RSA são muito vulneráveis a este ataque.

Ataque do texto cifrado escolhido (choosen-cyphertext): o criptoanalista não só

tem uma grande quantidade de mensagens e seus equivalentes cifrados, mas pode produzir

uma mensagem cifrada específica para ser decifrada e obter o resultado produzido. É

utilizado quando se tem uma "caixa-preta" que faz decifragem automática. Sua tarefa é

deduzir chaves utilizadas.

Ataque da chave escolhida (choosen-key): o criptoanalista pode testar o sistema

com diversas chaves diferentes, ou pode convencer diversos usuários legítimos do sistema a

utilizarem determinadas chaves. Neste último caso, a finalidade imediata seria de

decifrar as mensagens cifradas com essas chaves.

Ataque de força bruta: o criptoanalista procura descobrir a senha usada na

cifragem de uma mensagem tentando todas as chaves possíveis. Portanto, quanto maior a

chave, mais difícil que esse ataque seja bem-sucedido.

Um sistema é dito seguro se ele é teoricamente inquebrável, ou seja, não interessa

qual a quantidade de texto normal ou decifrado a disposição, nunca se tem informação suficiente

para deduzir as chaves utilizadas ou decifrar um texto qualquer cifrado.

Não existem mecanismos de cifragem/decifragem 100% eficazes, numa

abordagem puramente teórica é imediato que qualquer chave pode ser quebrada pela

força bruta (supondo que dispõe de um exemplar de uma mesma mensagem

original e cifrada, e o algoritmo é conhecido, basta tentar com todas as chaves

possíveis até acertar). A solução é entrar no domínio prático e atender às

capacidades do equipamento de processamento atual de modo a usar algoritmos e

chaves que não possam ser descobertas em tempo útil. O tempo necessário para

quebrar uma chave pela "força bruta" depende do número de chaves possíveis

(número de bits da chave) e do tempo de execução do algoritmo. O grande problema

desta abordagem é que a capacidade de processamento dos equipamentos tem

duplicado de 18 em 18 meses, logo de 18 em 18 meses é necessário aumentar um bit às

chaves. (DAPS, 1997)

Só se conhece um método nesta categoria: a Cifra de Vernam ou One-time pad

(cifra de uso único). Em essência dois elementos que desejam se comunicar possuem cópias

idênticas de uma seqüência randômica de valores, que são usados como chave. O método,

entretanto, exige que cada chave seja usada uma única vez e que o comprimento da seqüência

(chave) seja maior, ou no mínimo igual ao comprimento da mensagem a ser cifrada.

2.8 Algoritmos Simétricos

Sistema simétrico ou de chave secreta é o método de encriptação que utiliza uma

mesma chave (o segredo, como nos tempos antigos) para encriptar e decriptar a mensagem.

Esta forma também é conhecida como Criptografia por Chave Secreta ou Chave Única,

Criptografia Simétrica ou Criptografia Tradicional, demonstrado na figura 4.

Figura 4 - Esquema para cifragem e decifragem com chaves simétricas

A ilustração acima, demonstra de forma simples a chave simétrica em

funcionamento. A soma da mensagem mais chave gera uma mensagem criptografada, após

a geração, ela é enviada através da rede, e ao chegar ao lado oposto, ela é descriptografada

através da chave que está no destino.

A chave pode ser uma palavra, uma frase ou uma seqüência aleatória de números e

deve ser conhecida tanto pelo remetente quanto pelo receptor da mensagem (o remetente a usa

para cifrar a mensagem e o receptor, para decifrá-la). Seu tamanho é medido em bits e, via de

regra, quanto maior a chave, mais seguro será o documento encriptado. Sua geração,

transmissão e armazenamento são denominados Gerência de Chaves.

O principal desafio (e fragilidade) deste método é garantir que ninguém mais

conheça a chave além do transmissor e receptor originais. Para tanto eles a devem

trocar pessoalmente ou possuir um sistema de entrega, telefone ou outro meio de

transmissão confiável capaz de garantir a confiabilidade do segredo. Pois qualquer

um que venha, de alguma forma, a ter conhecimento desta chave pode mais tarde

ler, modificar ou forjar mensagens encriptadas ou autenticadas que utilizem aquela

chave. Dada esta necessidade os sistemas de criptografia por chave única

apresentam dificuldades em garantir plena segurança, especialmente em ambientes

abertos com um grande número de usuários. Eles funcionam bem em aplicações

limitadas, onde o remetente e o destinatário se preparam antecipadamente para o

uso da chave. Um outro problema é que, como ambos conhecem a chave, este

método permite o repúdio (foi ele, não fui eu...). Uma forma de evitar o repúdio

seria cada par de parceiros terem a sua chave, mas neste caso o problema de

distribuição cresceria exponencialmente. A grande vantagem da criptografia de

chave secreta é que ela é muito rápida (existem implementados em hardware).

(MENEZES, OORSCHOT, VANSTONE, 1996)

A encriptação por chave privada funciona muito bem quando o usuário que

encripta é o

.9 Algoritmos Assimétricos

Para fins de transações comerciais virtuais, os algoritmos simétricos se tornam

pouco práti

o conceito de

O método de encriptação por chave publica resolve o problema de transmitir uma

mensagem

mesmo que desencripta o arquivo (por exemplo, para proteger arquivos que ficam

armazenados no próprio disco rígido).

co e inseguro, porque a própria chave deve ser transmitida por meios eletrônicos.

Para resolver este problema se criou a criptografia de chave pública.

Em 1976 Whitfield Diffie e Martin Hellman apresentaram

Criptografia por Chave Pública. Este sistema possui duas aplicações principais:

Encriptação e Assinaturas Digitais. Neste sistema cada pessoa possui um par de

chaves, uma denominada Chave Pública e outra denominada Chave Privada.

Enquanto a chave pública tem seu conhecimento difundido, a chave privada deve ser

mantida em segredo. Desta forma a necessidade das partes comunicantes de trocar

informações sigilosas é eliminada sendo que todas as comunicações irão envolver

somente a chave pública, não sendo necessária a troca de chaves secretas por

nenhuma das partes. Ao mesmo tempo este sistema não exige credibilidade dos

meios de transmissão envolvidos. O único requisito deste sistema é que a chave

pública esteja associada aos seus usuários de uma forma autenticável. Qualquer um

dos possuidores da chave publica pode usá-la para enviar uma mensagem. Porém a

mesma mensagem só pode ser lida mediante o uso da chave privada a qual é de uso

restrito de seu proprietário. Neste sistema criptográfico a chave privada é

matematicamente derivada da chave pública. Se, em tese, é probabilisticamente

impossível a um atacante derivar a chave privada da chave pública, esta propriedade

ainda não pode ser matematicamente comprovada. As implementações mais

conhecidas da criptografia de chave pública é o RSA e o PGP. Em 1977, Rivest,

Shamir e Adelman desenvolveram o RSA e publicaram o algoritmo de encriptação

apesar da oposição do governo norte americano, que considera a criptografia um

assunto de estado. Mais tarde a patente do RSA é dada ao Instituto Tecnológico de

Massachusetts (MIT) que logo a cede a um grupo denominado PKP (Public Key

Partners). Em 1991, o programador Phil Zimmermann autoriza a publicação em

boletins eletrônicos e grupos de noticias de um programa por ele desenvolvido e

batizado como Pretty Good Privacy ou PGP. O PGP tem como base os algoritmos

do RSA publicados em 1978. Quando Zimmermann publicou o PGP se viu em

problemas com o Departamento de Estado Norte Americano que abriu uma

investigação para determinar se ele havia violado as restrições de exportação de

criptografia ao autorizar a divulgação do código fonte do PGP na Internet. Apesar

do mesmo ter se comprometido a deter seu desenvolvimento, diversos

programadores em várias partes do mundo continuaram adiante, portando-o para

distintas plataformas e assegurando sua expansão. Stale Schumacher, um

programador norueguês, tem se encarregado das versões internacionais do PGP, que

são totalmente compatíveis com sua contraparte norte americana. (SINGH, 2004)

totalmente segura através de um canal inseguro (sujeito a observação, "grampo"

etc.), como criar assinaturas digitais, correio eletrônico, verificar a origem dos dados e

integridade. O receptor da mensagem cria duas chaves que são relacionadas entre si, uma

pública e uma privada. A chave pública pode e deve ser distribuída livremente. Quem envia a

mensagem tem que utilizar a chave publica do receptor para encriptá-la. Uma vez encriptada,

esta mensagem só pode ser desencriptada pela chave do receptor, visto na figura 5.

Figura 5 - Encriptação por chave pública

O conjunto de chaves públicas, uma para cada usuário, pode ser colocado numa

lista acessível a todos os membros da rede.

2.9.1 Funcionamento da Criptografia Assimétrica

Em um sistema de chave pública, cada pessoa tem duas chaves: uma pública que é

usada por todos que queiram enviar a mensagem ao usuário e uma chave privada que o usuário

utiliza para decifrar as mensagens recebidas. As mensagens criptografadas com uma chave só

podem ser decifradas com a outra correspondente. Portanto, qualquer mensagem cifrada com

a chave privada somente pode ser decifrada com a chave pública e vice-versa. Nesse caso,

não existe uma questão de segurança, mas de identificação, certificando a origem do dado.

O funcionamento da criptografia de chave pública é o seguinte, se três pessoas

querem se comunicar usando criptografia assimétrica, eles terão de gerar

inicialmente os seus respectivos pares de chaves. Depois de gerado o par de chaves

(privada e pública), a pessoa (A) torna disponível, de alguma maneira, sua chave

pública para as pessoas (B) e (C), que por sua vez também fará o mesmo com a

própria chave pública. As pessoas (A) e (C), escrevem mensagens, utilizando a

chave pública da pessoa (B), note que, a partir desse momento somente ela, poderá

ler as mensagens. As mensagens são enviadas a pessoa (B) através da Internet. A

pessoa (B) recebe as mensagens de (A) e (C), na qual ela usa a chave privada para

decifrar. A pessoa (B), lê as mensagens, e se, tiver que responde-las, deverá

usar as chaves públicas de criptografia de (A) e ou (C). Nesse momento, é

importante enfatizar que o sigilo da chave privada é muito importante, pois, a

criptografia assimétrica, se baseia no fato de que a chave privada é realmente

privada, por isso, somente seu detentor deve ter acesso. (Singh, 2004)

Em alguns programas, como o PGP (usa RSA), que usam criptografia assimétrica,

essa chave fica armazenada no computador, protegida por uma senha conhecida

somente pelo usuário como segue nas figuras 6, 7 e 8.

Figura 6 - Pessoa (A) criptografando uma mensagem para pessoa (B)

Figura 7 - Pessoa (C) criptografando uma mensagem para pessoa (B)

Figura 8 - Pessoa (B) descriptografando as mensagens recebidas de (A) e (C)

2.9.2 Algumas Observações

Esse método por mais que pareça seguro possui desvantagens, ele é bastante lento,

volumoso, as chaves não podem ser facilmente divididas e a sua capacidade de canal limitada,

ou seja, o número de bits de mensagem que ele pode transmitir por segundo. Enquanto um

chip que implementa o algoritmo de uma chave DES pode processar informação em alguns

milhões de bits por segundo, um chip RSA consegue apenas na ordem de mil bits por

segundo. É mais freqüentemente usado para certificar a origem do dado e integridade.

Pode-se concluir que sistemas de uma chave são bem mais rápidos, e sistemas de

duas chaves são bem mais seguros. Uma possível solução é combinar as duas, fornecendo

assim um misto de velocidade e segurança. Simplesmente usa-se a encriptação de uma chave

para encriptar a mensagem, e a chave secreta é transmitida usando a chave pública do

destinatário, não se pode confundir chave privada com chave secreta sendo que chave privada

é mantida em segredo e a chave secreta é enviada para as pessoas que efetivarão a

comunicação.

3. JUSTIFICATIVA

A Internet está alterando a maneira pela qual nos comunicamos e pagamos por

serviços, acessamos as informações, pagamos e adquirimos mercadorias. Vários serviços

financeiros como pagamentos de conta, corretagem, seguros, e home banking estão ou estarão

disponíveis em larga escala na Internet.

Para que estes serviços possam se dar com confiabilidade e segurança, certas

necessidades têm que ser supridas:

a) Identidade dos participantes, após o que cada um terá acesso ou não a

certos recursos computacionais;

b) Confidencialidade, garantindo que terceiros não tenham acesso aos dados

em tráfego;

c) Integridade, permitindo detectar quando houve alguma alteração nos dados

trocados;

d) Unicidade de transação, que impeça a replicação indevida;

e) Autoria de transação impedindo a qualquer momento o repúdio.

Os engenheiros de software têm desenvolvido meios para enviar informações

confidenciais de forma segura. As informações precisam ser encriptadas, isto é, alteradas de

modo que para uma pessoa que não o receptor pretendido pareçam totalmente deturpadas. E

devem poder ser decifradas - isto é, retornadas à mensagem original pelo receptor, e somente

pelo receptor. Muitos sistemas complexos foram criados para permitir esse tipo de encriptação

e decriptação e são chamados de sistemas de criptografia.

A Criptografia apresenta-se como uma ferramenta de grande utilidade para uma

série de aplicações. Dentre estas aplicações incluem segurança de comunicações,

identificação e autenticação. Outras aplicações envolvem sistemas para comércio eletrônico,

certificação, correio eletrônico seguro, etc.

4. OBJETIVOS

4.1 Objetivos Gerais

Disponibilizar um material palpável, baseado na internet, para que profissionais,

alunos e outras pessoas possam aprender como ocorre o processo de criptografia RSA passo-

a-passo, já que não há muito material disponível em idioma Português (Brasil).

Desenvolver um sistema web de ensino da criptografia mais utilizada no momento

em meios de transações e certificados digitais o RSA.

4.2 Objetivos Específicos

• Estudar o método e segurança de criptografia

• Estudo da criptografia RSA

• Desenvolver uma ferramenta de método didático para o estudo da criptografia

citada

• Ensinar por meio da internet o método RSA de criptografia

• Disponibilizar gratuitamente a ferramenta para propagação da criptografia e

do método

5 MATERIAIS E MÉTODOS

5.1 RSA (Rivest, Shamir e Adelman)

A encriptação por chaves públicas foi desenvolvida por Diffie and Hellman que

criou uma forma aceitável de algoritmos para dois sistemas trocarem chaves criptográficas de

forma segura (DES ou 3DES).

A primeira reunião para discutir o algoritmo RSA e suas características foi feita em

1977 por Rivest, Shamir e Adelman, sendo atualmente um dos algoritmos assimétricos mais

utilizados. A sua segurança está baseada na dificuldade de se determinar fatores primos de

um número inteiro muito grande, que são os que gerarão as chaves.

5.1.1 Características

O RSA possui várias características, mas, vela a pena mostrar algumas das mais

importantes no seu estudo atual:

• Rivest-Shamir-Adleman são seus criadores

• Baseado na dificuldade de fatorar números primos grandes (Teoria dos

Números)

• Maduro e bastante estudado por matemáticos e curiosos

• Segurança estrutural é uma idéia que nunca foi provada matematicamente,

mas que resiste até hoje, especialistas da área duvidam que seja contrariada.

• Tamanho típico da chave de 512 a 4096 bits

• Permite sigilo e autenticação

• Possui 2 chaves públicas e 1 chave privada

• Provê Confidencialidade, Autenticação, Não-repúdio e Integridade

5.1.2 Funcionamento do Algoritmo

A fim de obter as duas chaves, uma para cifrar e outra para decifrar, devemos

proceder como segue os tópicos abaixo:

5.1.2.1 Obtenção das Chaves

a) Escolhe-se de forma aleatória dois primos de valores altos, P e Q. Para

maior segurança deve-se escolher dois primos com o mesmo número de bits.

b) Efetua-se o produto entre eles:

c) Escolhe-se de forma aleatória um outro número, E (chave para cifrar), de

forma que E e (p-1) x (q-1) sejam primos relativos, ou seja, seu gcd ("greatest common

divisor" ou máximo divisor comum) seja 1.

d) Calcula-se d (chave para decifrar), segundo a fórmula:

Podemos notar que D e N também são primos relativos

e) Os números E e N são as chaves públicas e o número D é a chave privada, e

vice-versa. Abaixo está representada uma chave de 1024 bits:

Modulo (1024 bit):

00:f6:9c:64:49:18:7f:c7:47:db:07:b6:a3:43:2e:ef:6c:7a:56:dd:8a:87:18:37:cb:af:7

0:ea:5b:33:96:d8:fa:4c:46:c3:be:f4:0a:6f:e4:d0:31:82:17:f9:c2:3d:d9:6d:c7:57:79:

fe:98:d7:64:12:80:84:44:89:cd:f9:66:43:d4:ea:d2:54:5b:89:85:23:ff:18:70:87:7d:f

5:37:33:0c:3d:30:53:45:51:e9:4d:cf:b7:31:5a:c8:a1:a9:3b:80:92:58:8b:a6:0e:a9:8

3:16:83:91:3a:3f:99:72:23:5f:8a:dc:a1:1e:34:73:5f:10:a9:fa:f0:d9:d4:ad

Expoente: 65537 (0x10001)

5.1.2.2 Cifrando um bloco

a) De posse do bloco a ser criptografado, que deve ser menor do que n,

devemos aplicar a seguinte fórmula:

Onde M representa o bloco numérico a ser cifrado e C representa o bloco

criptografado seguindo como, por exemplo, se desejarmos encriptar a mensagem:

Criptografando

b) Transformamos em código ascii:

067114105112116111103114097102097110100111

c) Geramos as chaves (para este exemplo usaremos primos de valores

pequenos). Por exemplo, para p = 6703 e q = 4909 temos:

e = 5303;

d = 16852991;

n = 32905027

d) Separamos o texto plano em blocos (consideramos o número de algarismos

de m menor do que o de n, como n tem 8 algarismos, utilizaremos blocos de 7 algarismos):

0671141 0511211 6111103 1140971 0209711 0100111

OBSERVAÇÃO: Por coincidência obtivemos todos os blocos com 7 algarismos,

mas caso haja algum bloco com um número menor de algarismos devemos preenchê-lo com

zeros à esquerda.

e) Aplicando a fórmula de cifragem, obtemos os blocos encriptados abaixo:

28270723 28335380 12961910 3360204 16647278 17491042 25978915

28335380 22437584 11823588 22437584 5581343 19643582 17491042

f) Assim, a mensagem encriptada é:

282707232833538012961910336020416647278174910422597891528335380224

37584118235882243758455813431964358217491042

5.1.2.3 Decifrando um bloco

a) Para decriptar, devemos aplicar a fórmula abaixo ao bloco criptografado c

Para o exemplo anterior temos a mensagem criptografada:

282707232833538012961910336020416647278174910422597891528335380224

37584118235882243758455813431964358217491042

b) Primeiramente devemos separá-la em blocos de mesmo número de

algarismos de n:

8270723 28335380 12961910 3360204 16647278 17491042 25978915 28335380

22437584 11823588 22437584 5581343 19643582 17491042

c) E aplicar a fórmula de decifragem a cada bloco, gerando o texto

descriptografado:

0671141 0511211 6111103 1140971 0209711 0100111

d) Convertendo os códigos ascii:

Criptografando

Temos novamente a mensagem original.

5.2 Implementação do sistema

Toda a implementação foi voltada para o modo acadêmico, ou seja, é totalmente

instrucional, de modo que não há requisito mínimo de conhecimento.

5.2.1 Requisitos de software

• Windows 2003 Server

• IIS 6

• PHP 5.0.4

• Internet Explorer 6.0

• Dreamweaver 8.0

5.2.2 Requisitos de hardware

• Athlon XP 2.4GHz

• HD 120GB

• 512MB-RAM

• Placa Mãe Asus A7V8X-X

• Monitor 17’’

• Mouse

• Teclado

• Modem ADSL D-LINK 502G

5.2.3 Descrição das funções principais

O RSA composto de várias funções, os quais devem estar no arquivo de

trabalho “RSA.PHP”. As funções principais são: generate_chaves( ), rsa_encrypt( ) e

rsa_decrypt( ).

5.2.3.1 Função Generate_chaves

Este módulo é o responsável pela geração das chaves públicas (E e N) e da chave

privada (D) utilizadas pelo algoritmo caso não haja nenhum primo definido a função escolherá

aleatoriamente dentro de um array.

Sintaxe:

generate_chaves ($p,$q)

Onde:

$p e $q são os dois primeiros números primos escolhidos

Retorna as chaves

5.2.3.2 Função rsa_encrypt

É o responsável pela geração do criptograma (texto criptografado).

Sintaxe:

rsa_encrypt ($m, $e, $n)

Onde:

$m é texto que se quer cifrar

$e e $n são as chaves públicas

Retorna o texto criptografado

5.2.3.3 Função rsa_decrypt

É o responsável pela decifragem, restaurando assim o texto plano original.

Sintaxe:

rsa_decrypt ($c, $d, $n, $e)

Onde:

$c é texto cifrado

$e é o expoente

$d é a chave privada

$n é a chave pública

Retorna o texto original

5.2.4 Descrição das funções auxiliares

Os módulos acima são formados de diversas funções necessários a sua

implementação, agora veremos em detalhes sua composição.

5.2.4.1 Auxiliares da função Generate_chaves

• mo( ) - Função Modular baseada em aritmética modular

ou aritmética do relógio. Sintaxe: mo($g,$l);

• gcd( ) - Calcula o máximo divisor comum entre dois números, se gcd = 1 os

números são primos relativos. Sintaxe: GCD($e,$pi);

• extend( ) - Calcula o inverso modulo n segundo o "Extended Euclidean

Algorithm", ou seja, b-1 mod n. Sintaxe: extend ($e, $pi);

• tofindE( ) - função para calcular E sob circunstâncias: GCD(N, e) = 1 e

1<E<N se cada teste E for principal, será muito menos loop´s, significando menos

cálculos. Sintaxe: tofindE($pi);

5.2.4.2 Auxiliares da função rsa_encrypt

• powmod( ) - Função para a exponenciação. Sintaxe: powmod($base, $exp,

$modulus);

5.2.4.3 Auxiliares da função rsa_dencrypt

• powmod( ) - Função para a exponenciação. Sintaxe: powmod($base, $exp,

$modulus);

5.2.5 Considerações gerais para implementação

Segue algumas considerações essenciais utilizados na implementação das funções

e cálculos do projeto.

5.2.5.1 Verificação de primos – critério de Rabin Miller

Como visto em APPLIED Cryptography: Protocols, Algorthms, and Source

Code in C Second Edition, Inc. (SCHNEIER, WILEY, WILEY, 1996)

1. Dado um número p para teste

2. Calcula-se b, onde b é o número de vezes que 2 divide p-1 (isto é, 2b é a maior

potência de 2 que divide p-1).

3. Calcula-se m, tal que p = 1 + 2b * m

4. Escolhe-se um número aleatório a, tal que a<p

5. j = 0

6. z = am mod p

7. Se z =1 ou z = p-1 então p pode ser primo

8. Se j>0 e z = 1 então p não é primo

9. j = j+1

10. Se j < b e z ¹ p-1 então z = z2 mod p e volta-se para o passo (8). Se z= p-1 então

p pode ser primo

11. Se j = b e z ¹ p-1 então p não é primo

5.2.5.2 Geração de Primos

Como visto em APPLIED Cryptography: Protocols, Algorthms, and Source

Code in C Second Edition, Inc. (SCHNEIER, WILEY, WILEY, 1996)

1. Gera-se um número aleatório de n bits, p faz-se o bit de maior ordem igual a 1,

para garantir que o número terá n bits. Faz-se o bit de menor ordem igual a 1, para

garantir que é ímpar.

2. Verifica-se se o número gerado é divisível pelos primos de menor ordem:

3,5,7,11,13,... Testando até 7, elimina-se 54% dos ímpares. Testando até 100,

elimina-se 76%, até 256, 80%. Em geral testando até n, elimina-se 1.12/ln n dos

ímpares.

3. Efetua-se o teste de Rabin-Miller pelo menos 5 vezes, o número gerado deve

passar em todos os cinco testes. Se não passar em um teste, gera-se outro

número e tenta-se novamente.

5.2.5.3 Exponenciação Modular (Método binário)

Como visto em RSA Implementation (KOÇ, 2002), sendo e(1) o bit mais

significativo da chave e

1. k = número de bits da chave e

2. Se e(1) = 1 então C = M senão C =1

3. Para i = 2 até k

• C = C*C mod n

• Se e(i) = 1 então C=C*M mod n

4. Resultado = C

5.2.5.4 Máximo divisor comum (GCD – greatest common divisor)

Como visto em Handbook of Applied Cryptography (MENEZES,

OORSCHOT, VANSTONE, 1996), dados dois números x e y desejamos encontrar seu gcd

1. g = 1

2. Enquanto x e y forem pares: x = x/2, y = y/2, g = 2g

3. Enquanto x ¹ 0

• Enquanto x é par: x = x/2

• Enquanto y é par: y = y/2

• t = | x - y | / 2

• Se x >= y então x = t, senão y = t

4. Retorna (g)

5.2.5.5 Inversor Modular

Como visto em Cryptography: Theory and Practice, Second Edition (STINSON,

1995), suponha que queiramos calcular 28

-1

mod 75, o Algoritmo Extendido de Euclides nos

fornece meios para tanto. Para o caso acima, b=28 e n =75.

1. n

= n

2. b

= b

3. t

= 0

4. t = 1

5. q = parte inteira de (n

)

6. r = n

- q x b

7. while r > 0 do

8. temp = t

- q x t

9. if temp>= 0

then temp = temp mod n

10. if temp < 0 then temp = n - ((-temp)mod n)

11 t

= t

12. t = temp

13. n

= b

14. b

= r

15. q = parte inteira de (n

)

16. r = n

- q x b

17. if b

then

b não tem inverso módulo n

else

-1

= t mod n

5.3 Laboratório Virtual

Primeiramente digita-se um texto e escolhe dois números primos de tamanho de 4

bits, como ilustrado na Figura 9 abaixo:

Figura 9 - Tela principal do sistema em branco

Seguindo também podendo somente digitar o texto e deixar o sistema gerar

automaticamente os números primos clicando no botão “Gerar nºs primos” – veja Figura 10.

Figura 10 – Tela principal após preenchimento e geração automática dos primos

Logo após ter escolhido os números primos e digitado a mensagem clica-se no

botão criptografar que segue para a obtenção de chaves de criptografia.

Figura 11 – Tela explicativa de obtenção de chaves

Nesta fase mostra-se na Figura 11 como é obtida as chaves pública, privada e o

módulo além dos cálculos necessários para criptografia. O sistema escolherá aleatóriamente

um terceiro número primo, que no caso será a chave pública a partir de uma base de primos

interna.

Após a leitura do texto explicativo clica-se no botão criptografar para agora

explicar o método da criptografia em si.

Na parte da criptografia propriamente dita explica-se o cálculo modular(

aritmética do relógio) utilizada na obtenção de chaves e crifragem ou descifragem da

mensagem.

Calcular diretamente em uma calculadora não é simples, porque o mostrados não

pode exibir números tão grandes. Entretanto há um truque fácil para calcular exponenciais em

aritmética modular. Como podemos ver no exemplo abaixo baseado nos primos P=17, Q=11 e

E=7 crifrando apenas a letra X na Figura 12:

Figura 12 – Cálculo exponencial em aritmética modular simplificado

Logo após o conhecimento da aritmética modular(aritmética do relógio) na

mesma tela apresenta-se o texto quebrado em letras com seus respectivos valores na tabela

ASCII e o calculo sendo feito letra a letra, finalizando o sistema apresenta o texto ou

mensagem cifrada – veja Figura 13. Clicando no botão “Descriptografar” segue-se para a

ultima tela que explica a decifragem do texto ou mensagem.

Figura 13 – Tela explicativa de aritmética modular e cifragem da mensagem

Clicando no botão “Descriptografar” segue-se para a última tela como abaixo na

Figura 14 que explica a decifragem do texto ou mensagem. Na tela de decifragem apresenta-

se um explicativo da fórmula utilizada, a decifragem com o cálculo e a letra resultante,

finalizando faz-se a conferência com o texto utilizado para se saber se foi obtido a

descifragem correta ou não e um link de reinício para se houver alguma dúvida possa voltar e

recomeçar o processo de aprendizagem.

Figura 14 – Tela explicativa do processo de decifragem e conferencia do resultado

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A proposta deste projeto foi a de combinar a facilidade do entendimento e alteração

dos códigos interpretados gerados para o PHP com a estrutura web visando proporcionar um

local com material de estudo do algoritmo de criptografia RSA.

O fato da linguagem PHP, ser interpretada, possibilita ao estudante não só a

execução da aplicação, mas também a sua alteração com relativa facilidade. A partir de

algumas alterações nos arquivos php, pode-se ter acesso, por exemplo, às funções e suas

variáveis internas.

A aplicação do sistema amplia os meios de aprendizado sobre segurança (em mais

detalhamento a criptografia RSA) demonstrando sua técnica, algoritmo e facilidade de

aplicação seguindo as seguintes considerações de aprendizado dos autores:

• Benefício à sociedade com melhores condições para o estudo do método de

criptografia RSA;

• Pesquisa e aplicação de programação em PHP, Configuração de Servidor

Windows 2003 Server, Programação HTML, Algoritmos Estruturados,

segurança da informação e métodos criptográficos;

• Disciplinas de estudo e pesquisa como Matemática Computacional,

Algoritmos Estruturados, Linguagens de Programação, Segurança.

7 CONCLUSÃO

A segurança do RSA está baseada na dificuldade de fatorar grandes números: as

chaves são calculadas matematicamente combinando dois números primos de grande

tamanho. Mesmo se conhecendo o produto desses número primos (que faz parte da chave

pública divulgada), a segurança do algoritmo é garantida pela complexidade de fatorar esse

produto e se obter os valores secretos.

Se n tem 200 dígitos (aproximadamente 664 bits) e assumindo-se um computador

que possa realizar quatro milhões de passos por segundo (uma suposição generosa, dada a

magnitude dos números envolvidos) a fatoração consumiria 4 milhões de anos. E se mais

segurança for necessária, basta aumentar n por alguns bits.

8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Com a amplitude de vários tipos criptográficos hoje existentes, observando desde o

meio de substituição simples e podendo chegar até a criptografia quântica. Tem-se vários

caminhos de pesquisa e desenvolvimento para o aperfeiçoamento da ferramenta apresentada.

Primeiramente será a construção de um website que possibilite aos internautas

experimentarem a criptografia, interagindo com o mesmo, podendo fazer download dos arquivos

para posterior execução em modo off-line (sem necessidade da internet). Os arquivos do projeto

contêem as implementações, os algoritmos estudados, seus métodos matemáticos, estatísticos e

programáveis. O site disponibilizará também a documentação do algoritmo, explicando seu

modo de funcionamento, suas características e um pouco de sua história.

Pode-se também ocorrer expansão do site com novos meios de criptografia, visando

o estudo e desenvolvimento de outras ferramentas como a apresentada.

9 REFERÊNCIAL BIBIOGRÁFICO

A. J. MENEZES, P. C. V. OORSCHOT, S. A. VANSTONE, Handbook of Applied

Cryptography, ISBN: 0849385237, data de publicação: 16/10/96.

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publicação : 01/01/96

SINGH, Simon. O Livro dos Códigos: A ciência do sigilo – do antigo Egito à criptografia

quântica, 4º Edição, Editora Record, Janeiro 2004

SOARES, Luiz Fernando Gomes; LEMOS, Guido; COLCHER, Sérgio. Redes de

Computadores: das LANs, MANs e WANs às Redes ATM - Rio de Janeiro: Campos, 1995.

STINSON, Douglas. Cryptography: Theory and Practice, Second Edition, 1995.

10 GLOSSÁRIO

Abaixo segue um glossário com significados de algumas palavras encontrada neste estudo, o

mesmo encontra-se em ordem alfabética.

Letra A

ALFABETOS - conjunto de símbolos utilizados nos textos planos ou nos criptogramas. Os

símbolos utilizados nos textos planos e nos criptogramas não têm que ser os mesmos.

Denotaremos como SM ao alfabeto utilizado nos textos planos e SC ao alfabeto utilizado nos

criptogramas.

ALGORITMO - Conjunto de operações elementares que devem ser efetuadas para se obter

um resultado desejado. Por exemplo, uma receita de bolo é um algoritmo.

ALGORITMO ASSIMÉTRICO - Veja "Assimétrico". ALGORITMO DE CHAVE

PÚBLICA - Veja "Assimétrico". ALGORITMO DE CHAVE SECRETA - Veja

"Simétrico".

ALGORITMO DE HASH SEGURO - Algoritmo que cria a partir da mensagem original,

uma assinatura digital que garante a autenticidade da mensagem.

ALGORITMO SIMÉTRICO - Veja "Simétrico".

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) - Código Padrão Americano

para o Intercâmbio de Informação que traduz os nomes dos caracteres de um alfabeto para

outros. Por exemplo, a letra "A" é traduzida para 65.

ASSIMÉTRICO - Um algoritmo de criptografia que utiliza uma chave pública para encriptar

e uma chave privada (diferente) para decifrar as mensagens. Os algoritmos assimétricos são

capazes de muitas operações, incluindo criptografia, assinaturas digitais e acordo de chave.

Também conhecido como algoritmo de chave pública..

ASSINATURA - Associada a uma mensagem, prova a identidade do remetente.

ATAQUE - 1. Tentativa de criptoanálise. 2. Ato de tentar desviar dos controles de segurança

de um sistema. Um ataque pode ser ativo, tendo por resultado a alteração dos dados; ou

passivo, tendo por resultado a liberação dos dados. Nota: O fato de um ataque estar

acontecendo não significa necessariamente que ele terá sucesso. O nível de sucesso depende

da vulnerabilidade do sistema ou da atividade e da eficácia de contramedidas existentes

AUTENTICAÇÃO - Verificação reivindicada de uma identidade. O processo de determinar

a identidade de um usuário que esteja tentando alcançar um sistema

AUTENTICAR - 1. Verificação da identidade de um usuário, de dispositivo, ou de outra

entidade em um sistema computatorizado, frequentemente como um pré-requisito a permitir o

acesso aos recursos em um sistema. 2. Se assegurar da identidade do remetente de uma

mensagem e da integridade da mensagem recebida.

AUTORIDADE DE PROTEÇÃO DE DADOS - É uma autoridade de supervisão interna

responsável pela monitoração e implementação da Política de Segurança.

Letra B

BIGRAMA - Sequência de duas letras consecutivas. Exemplo: pa, le,...

Letra C

CHAVE - Num sistema de encriptação, corresponde a um nome, uma palavra, uma frase, etc,

que permite, mediante o algoritmo de encriptação, cifrar ou decifrar uma mensagem.

CHAVE DUPLA - Cifra de chave dupla. Outro nome para cifra polialfabética.

CHAVE FRACA - Chave que, por uma razão qualquer (seu comprimento, uma propriedade

matemática, etc), permite quebrar rapidamente o código.

CHAVE PRIVADA - Chave que deve ser mantida secreta, (ver Assimétrico).

CHAVE PÚBLICA - Uma chave criptográfica disponível para distribuição sem necessidade

de segredo. É o oposto de uma chave privada ou chave secreta. Veja "Assimétrico".

CHECKSUM - Um valor calculado a partir de parte de dados que pode ser usado para

verificar que o dado não foi alterado.

CIFRA - Conjunto de procedimentos e conjunto de símbolos (letras, nomes, sinais, etc)

usados para substituir as letras de uma mensagem para encriptá-la. É geralmente classificada

como cifra de transposição e cifra de substituição.

CIFRAGEM - Cifrar ou cifragem. Procedimento pelo qual se torna impossível a

compreensão de um documento a qualquer pessoa que não possua a chave da cifra.

CIFRANTE - O mesmo que chave.

CIFRAR - O mesmo que fazer uma cifragem.

CODIFICAR - Modificar a estrutura de um conjunto de documentos aplicando um algoritmo

(cifra, método de compressão, etc).

CÓDIGO - Sistema de símbolos (palavras, nomes, símbolos, etc) que substituem palavras

inteiras. Por exemplo, a substituição de "007" por "James Bond".

COMUNICAÇÕES SEGURAS - Assegura a autenticidade das telecomunicações através de

medidas tomadas para negar à pessoas desautorizadas o acesso a estas informações.

CONFIDENCIALIDADE - Propriedade de certas informações que não podem ser

disponibilizadas ou divulgadas sem autorização para pessoas, entidades ou processos. O

conceito de garantir a informação sensível confidencial, limitada para um grupo apropriado de

pessoas ou organizações. Assegurar a confidencialidade de documentos é assegurar que

apenas pessoas autorizadas tenham acesso à informação.

CRIPTOANÁLISE - Criptoanálise ou criptanálise. 1. Métodos de analisar mensagens

cifradas com o objetivo de decifrá-las. 2. Arte ou ciência de determinar a chave ou decifrar

mensagens sem conhecer a chave. Uma tentativa de criptoanálise é chamada ataque.

CRIPTOGRAFIA - 1. Disciplina de criptologia que trata dos princípios, dos meios e dos

métodos de transformação de documentos com o objetivo de mascarar seu conteúdo, impedir

modificações e o uso ilegal dos mesmos. 2. Ciência que estuda os princípios, meios e métodos

para tornar ininteligíveis as informações, através de um processo de cifragem, e para restaurar

informações cifradas para sua forma original, inteligível, através de um processo de

decifragem. A criptografia também se preocupa com as técnicas de criptoanálise, que dizem

respeito a formas de recuperar aquela informação sem se ter os parâmetros completos para a

decifragem.

CRIPTOGRAMA - Mensagem cifrada ou codificada.

CRIPTOLOGIA - Ciência das mensagens secretas. É composta pelas disciplinas de

criptografia e de criptanálise.

CRIPTOSISTEMA - Cifra.

Letra D

DECIFRAR - Operação inversa de cifrar, ou seja, obter a versão original de uma mensagem

cifrada. Ao contrário da desencriptação, aqui se conhece o método de cifragem.

DES - Algoritmo de criptografia simétrico com chave de 56 bits. Existe também uma variação

chamada 3DES ou triplo DES, em que se usa três vezes a chave de 56 bits. Mesmo resultando

em uma chave de 168 bits, um tipo de ataque chamado "meet in the middle" pode quebrar um

triplo DES com o mesmo esforço que seria necessário para quebrar um algoritmo de 112 bits.

DESAFIO/RESPOSTA - Uma técnica de autenticação na qual um servidor emite um desafio

desconhecido ao usuário, que computa uma resposta usando algum processo do token de

autenticação.

DECRIPTAR - Restaurar documentos cifrados, restaurando-os ao estado original, sem dispor

das chaves teoricamente necessárias.

DICIONÁRIO - Lista de palavras e expressões mais utilizadas que servem de base para se

procurar uma senha.

DIFFIE-HELLMAN - Um algoritmo assimétrico que permite um acordo de chaves: as duas

partes trocam suas chaves públicas e as usam em conjunto com suas chaves privadas para

gerar uma terceira chave secreta compartilhada. Um curioso que veja as chaves públicas mas

não tenha o acesso à chave confidencial de um ou de outro não pode descobrir a terceira

chave compartilhada.

DIGRAMA - O mesmo que bigrama.

DSA - Algoritmo de assinatura digital é um algoritmo assimétrico que permite criar

assinaturas digitais.

DSS (Digital Signature Standard) - Padrão do governo dos EUA que combina DSA e SHA-1

para especificar um formato para assinatura digital.

Letra E

ENCRIPTAÇÃO - Um processo de disfarçar a informação de modo que não possa ser

compreendida por uma pessoa desautorizada. A transformação de uma seqüência de

caracteres em outra por meio de uma cifra, de uma tabela de transposição, ou de um algoritmo

a fim fazer

com que a informação não seja entendida a qualquer um que não possua o mecanismo da

descodificação.

ENIGMA - Máquina Enigma, utilizada durante a Segunda Guerra Mundial.

ESTEGANOGRAFIA - Do grego "escrita escondida". Ramo particular da criptologia que

consiste, não em fazer com que uma mensagem seja ininteligível, mas em camuflá-la,

mascarando a sua presença. Ao contrário da criptografia, que procura esconder a informação

da mensagem, a esteganografia procura esconder a existência da mensagem.

Letra F

FORÇA BRUTA - É um ataque que consiste em testar todas as chaves possíveis até

encontrar a correta. Não é um bom método de acesso porque pode demorar dias, meses, ou até

anos.

FREQUÊNCIA - Porcentagem de ocorrência de uma letra ou palavra em uma determinada

língua. Calcular a frequência de ocorrência é uma das primeiras etapas de um processo de

desencriptação.

Letra H

HACKER - Pessoa que tenta acessar sistemas sem autorização, usando técnicas próprias ou

não, no intuito de ter acesso a determinado ambiente para proveito próprio ou de terceiros.

Dependendo dos objetivos da ação, podem ser chamados de Cracker, Lammer ou BlackHat.

HACKING - Uma tentativa desautorizada em alcançar uma base de dados de um sistema.

Usado frequentemente na referência a uma pessoa que tente entrar numa base de dados de um

sistema, de uma posição remota passando pela rede controlada.

HOMOFÔNICA - Do grego "o mesmo som". O conceito de ter sequências diferentes de

letras que sejam pronunciadas do mesmo modo. Em criptografia, uma cifra que traduz um

único símbolo do texto plano em qualquer um de múltiplos símbolos do texto cifrado, todos

com o mesmo significado. Veja também polifônica, poligrâmica e monogrâmica.

Letra I

IDEA - (International Data Encryption Algorithm)

INTEGRIDADE - 1. A condição na qual a informação ou os recursos da informação são

protegidos contra modificações não autorizadas. 2. Garantia oferecida ao usuário de que a

informação correta, original, não foi alterada, nem intencionalmente, nem acidentalmente.

Letra M

MARCA D'ÁGUA - Aplicação especial da esteganografia que consiste em camuflar

informações a respeito da origem do documento (nome do autor, data, copyright, ect) numa

imagem adicionada ao próprio documento.

MD5 - Algoritmo seguro de hash criado por Ron Rivest. Message Digest Algorithm. Veja

"Algoritmo seguro de hash".

MENSAGEM CLARA - Mensagem clara ou mensagem original. Também denominado

texto plano.

MENSAGEM ORIGINAL - Mensagem com o texto original, sem ter sofrido qualquer

alteração de métodos criptográficos.

MONOALFABÉTICA - Substituição usando um único alfabeto. Também chamada de

substituição simples.

MONOGRÁFICA - O mesmo que monogrâmica.

MONOGRÂMICA - Monogrâmica ou monográfica, do grego "uma letra". Uma cifra que

traduz um a um os símbolos do texto original em texto cifrado. O oposto de poligrâmico; veja

também homofônica e polifônica.

Letra N

NÃO REPÚDIO - Não poder negar a autenticidde de um documento, a sua assinatura ou o

seu envio, Por exemplo, emissor não pode negar, após o destinatário ter recebido uma

mensagem, que tal não foi enviada.

NULL - Veja "Padding".

Letra P

PADDING - Caracteres sem significado adicionados a uma mensagem por certos algoritmos.

São utilizados para obter um comprimento constante para uma mensagem. São caracteres

nulos.

PASSWORD - Veja "Senha".

PGP (Pretty Good Privacy) - Algoritmo de cifragem informatizada desenvolvido por Phil

Zimmermann e baseado no RSA.

PKCS The Public Key Cryptography Standards - Conjunto de especificações criadas pela

RSA para padronizar os formatos e operações de criptografia.

PKCS#1 RSA Encryption Standard - Especificação de padrão de dados para o protocolo

RSA, incluindo o padrão para criptografia e assinatura digital RSA e padrão para estocagem

de chaves públicas e privadas.

PKCS#5 Password-Based Encryption Standard - Especificação de um padrão para proteção

de dados para ser usar a criptografia baseada em senha com o DES.

PKCS#8 Private-Key Information Syntax Standard - Especificação de um padrão para

estocagem de chaves privadas, incluindo a vantagem de criptografá-las com PKCS#5.

PKCS#10 Certification Request Syntax Standard - Especificação de um padrão para codificar

requisições de certificados, incluindo o nome da pessoa que requisita o certificado e sua chave

pública.

POLIALFABÉTICA - Um tipo de substituição na qual múltiplos alfabetos de substituição

distintos são usados.

POLIFÔNICA - Do grego "múltiplos sons". O conceito de ter uma sequência de letras que é

pronunciada de formas diferentes e distintas, dependendo do contexto. Em criptografia, uma

cifra que usa um símbolo único do texto cifrado para representar múltiplos símbolos

diferentes do texto plano. Veja também homofônica, poligrâmica e monogrâmica.

POLIGRÂMICA - Poligrâmica ou poligráfica, do grego "múltiplas letras". Uma cifra que

traduz vários símbolos do texto original, em grupo e ao mesmo tempo, em texto cifrado.

Exemplos: a cifra de Playfair e a cifra de Hill. O oposto de monogrâmico; veja também

homofônica e polifônica.

Letra R

RC4 - Algoritmo simétrico desenvolvido por Ron Rivest que pode usar chaves de tamanho

variável. Usualmente usado com 40 bits ou 128 bits.

RECIFRAGEM - Fazer nova cifragem à partir de uma mensagem que já tenha sido cifrada

por outro método. Geralmente, a encriptação de nível mais alto (ou mais externo) de uma

encriptação múltipla. Classicamente, recifragens são muito fracas, dependendo do efeito

randômico do nível de encriptação anterior. Também conhecida como superencriptação ou

supercifragem.

REPERTÓRIO - Tabela contendo códigos com seus respectivos significados. Por exemplo,

você encontra na Internet o código 404, que significa página inexistente.

REPÚDIO - Veja "Não Repúdio".

REVERSA - falta

RSA - Algoritmo de cifragem por chave pública utilizado principalmente no PGP, usado

principalmente na cifragem da assinatura, permitindo a identificação do documento. Permite

criptografar dados, criar e verificar assinaturas digitais.

Letra S

SCYTALE - Um bastão de madeira ao redor do qual se enrolava uma tira de couro ou papiro.

(Vide História da Criptografia)

SENHA - Uma única palavra ou seqüência de caracteres usada para autenticar uma

identidade. A senha é confidencial, opostamente a identificação do usuário.

SIGILO - Somente os usuários autorizados têm acesso à informação.

SIMÉTRICO - Algoritmo de criptografia que usa somente uma chave, tanto para criptografar

como para descriptografar. Esta chave deve ser mantida secreta para garantir a

confidencialidade da mensagem. Também conhecido como algoritmo de chave secreta.

SSL Secure Sockets Layer - Protocolo que possibilita realizar comunicações seguras através

de criptografia e autenticação.

SUBSTITUIÇÃO - Uma cifra de substituição troca os caracteres de uma mensagem original

por símbolos (caracteres, nomes, sinais, etc) predefinidos.

SUPERCIFRAGEM - Veja "Recifragem".

SUPERENCRIPTAÇÃO - Veja "Recifragem".

Letra T

TEXTO CIFRADO - "Veja Criptograma".

TEXTO PLANO - Texto que não foi criptografado e pode ser lido com facilidade.

TOMOGRÂMICA - Os sistemas tomogrâmicos são aqueles nos quais cada letra é

representada por um grupo de duas ou mais letras ou cifras. Estas letras ou cifras são obtidas

através de uma cifragem por substituição ou por transposição separada.

TRANSPOSIÇÃO - Uma cifra de transposição não modifica o conteúdo da mensagem. Os

caracteres permanecem os mesmos, porém são embaralhados através de um método

predefinido.

TRIGRAMA - Seqüência de três letras consecutivas. Exemplo: ong, tio, ...

Letra W

WATERMARKING - Veja "Marca d'água".

11 APÊNDICES

Apêndice A

Segue o código fonte de todos os arquivos utilizador no sistema, incluindo os

HTML, JAVASCRIPT e PHP.

RSA.PHP - Arquivo com funções principais e auxiliares

/* somente gerador aleatório */

mt_srand((double)microtime()*1000000);

/* Tabela de números primos gravada em uma base array */

$primos = array (4507, 4513, 4517, 4519, 4523, 4547, 4549, 4561, 4567,

4583, 4591, 4597, 4603, 4621, 4637, 4639, 4643, 4649, 4651, 4657, 4663,

4673, 4679, 4691, 4703, 4721, 4723, 4729, 4733, 4751, 4759, 4783, 4787,

4789, 4793, 4799, 4801, 4813, 4817, 4831, 4861, 4871, 4877, 4889, 4903,

4909, 4919, 4931, 4933, 4937, 4943, 4951, 4957, 4967, 4969, 4973, 4987,

4993, 4999, 5003, 5009, 5011, 5021, 5023, 5039, 5051, 5059, 5077, 5081,

5087, 5099, 5101, 5107, 5113, 5119, 5147, 5153, 5167, 5171, 5179, 5189,

5197, 5209, 5227, 5231, 5233, 5237, 5261, 5273, 5279, 5281, 5297, 5303,

5309, 5323, 5333, 5347, 5351, 5381, 5387, 5393, 5399, 5407, 5413, 5417,

5419, 5431, 5437, 5441, 5443, 5449, 5471, 5477, 5479, 5483, 5501, 5503,

5507, 5519, 5521, 5527, 5531, 5557, 5563, 5569, 5573, 5581, 5591, 5623,

5639, 5641, 5647, 5651, 5653, 5657, 5659, 5669, 5683, 5689, 5693, 5701,

5711, 5717, 5737, 5741, 5743, 5749, 5779, 5783, 5791, 5801, 5807, 5813,

5821, 5827, 5839, 5843, 5849, 5851, 5857, 5861, 5867, 5869, 5879, 5881,

5897, 5903, 5923, 5927, 5939, 5953, 5981, 5987, 6007, 6011, 6029, 6037,

6043, 6047, 6053, 6067, 6073, 6079, 6089, 6091, 6101, 6113, 6121, 6131,

6133, 6143, 6151, 6163, 6173, 6197, 6199, 6203, 6211, 6217, 6221, 6229,

6247, 6257, 6263, 6269, 6271, 6277, 6287, 6299, 6301, 6311, 6317, 6323,

6329, 6337, 6343, 6353, 6359, 6361, 6367, 6373, 6379, 6389, 6397, 6421,

6427, 6449, 6451, 6469, 6473, 6481, 6491, 6521, 6529, 6547, 6551, 6553,

6563, 6569, 6571, 6577, 6581, 6599, 6607, 6619, 6637, 6653, 6659, 6661,

6673, 6679, 6689, 6691, 6701, 6703, 6709, 6719, 6733, 6737, 6761, 6763,

6779, 6781, 6791, 6793, 6803, 6823, 6827, 6829, 6833, 6841, 6857, 6863,

6869, 6871, 6883, 6899, 6907, 6911, 6917, 6947, 6949, 6959, 6961, 6967,

6971, 6977, 6983, 6991, 6997, 7001, 7013, 7019, 7027, 7039, 7043, 7057,

7069, 7079, 7103, 7109, 7121, 7127, 7129, 7151, 7159, 7177, 7187, 7193,

7207, 7211, 7213, 7219, 7229, 7237, 7243, 7247, 7253, 7283, 7297, 7307,

7309, 7321, 7331, 7333, 7349, 7351, 7369, 7393, 7411, 7417, 7433, 7451,

7457, 7459, 7477, 7481, 7487, 7489, 7499, 7507, 7517, 7523, 7529, 7537,

7541, 7547, 7549, 7559, 7561, 7573, 7577, 7583, 7589, 7591, 7603, 7607,

7621, 7639, 7643, 7649, 7669, 7673, 7681, 7687, 7691, 7699, 7703, 7717,

7723, 7727, 7741, 7753, 7757, 7759, 7789, 7793, 7817, 7823, 7829, 7841,

7853, 7867, 7873, 7877, 7879, 7883, 7901, 7907, 7919, 7927, 7933, 7937,

7949, 7951, 7963, 7993, 8009, 8011, 8017, 8039, 8053, 8059, 8069, 8081,

8087, 8089, 8093, 8101, 8111, 8117, 8123, 8147, 8161, 8167, 8171, 8179,

8191, 8209, 8219, 8221, 8231, 8233, 8237, 8243, 8263, 8269, 8273, 8287,

8291, 8293, 8297, 8311, 8317, 8329, 8353, 8363, 8369, 8377, 8387, 8389,

8419, 8423, 8429, 8431, 8443, 8447, 8461, 8467, 8501, 8513, 8521, 8527,

8537, 8539, 8543, 8563, 8573, 8581, 8597, 8599, 8609, 8623, 8627, 8629,

8641, 8647, 8663, 8669, 8677, 8681, 8689, 8693, 8699, 8707, 8713, 8719,

8731, 8737, 8741, 8747, 8753, 8761, 8779, 8783, 8803, 8807, 8819, 8821,

8831, 8837, 8839, 8849, 8861, 8863, 8867, 8887, 8893, 8923, 8929, 8933,

8941, 8951, 8963, 8969, 8971, 8999, 9001, 9007, 9011, 9013, 9029, 9041,

9043, 9049, 9059, 9067, 9091, 9103, 9109, 9127, 9133, 9137, 9151, 9157,

9161, 9173, 9181, 9187, 9199, 9203, 9209, 9221, 9227, 9239, 9241, 9257,

9277, 9281, 9283, 9293, 9311, 9319, 9323, 9337, 9341, 9343, 9349, 9371,

9377, 9391, 9397, 9403, 9413, 9419, 9421, 9431, 9433, 9437, 9439, 9461,

9463, 9467, 9473, 9479, 9491, 9497, 9511, 9521, 9533);

$maxprimos = count($primos) - 1;

/* Função para gerar chaves qunado não se digita os numeros primos.

Disposição do retorno onde

$array[0] -> modulo N

$array[1] -> Chave pública E

$array[2] -> Chave pública D

O par de chaves públicas é N e E

O par de chaves privadas é N e D

function generate_chaves(){

global $primos, $maxprimos;

while (empty($e) || empty($d)) {

/* encontrar 2 números primos $p e $q sendo que $p e $q deve ser

diferente e com mesmo número de caracteres */

$p = $primos[mt_rand(0, $maxprimos)];

while (empty($q) || ($p==$q)) $q = $primos[mt_rand(0,

$maxprimos)];

//segunda parte dos pares públicos e confidenciais - N

$n = $p*$q;

//$pi (nós o necessitamos calcular D e E)

$pi = ($p - 1) * ($q

- 1);

// Chave pública E

$e = tofindE($pi, $p, $q);

// Chave privada D

$d = extend($e,$pi);

//Criação de uma array e armazenando valores

$chaves = array ($n, $e, $d, $p, $q, $pi);

}

//Retorno de valores em array

return $chaves;

}

/*Função para gerar chaves qunado se digita os numeros primos.

Disposição do retorno onde

$array[0] -> modulo N

$array[1] -> Chave pública E

$array[2] -> Chave pública D

O par de chaves públicas é N e E

O par de chaves privadas é N e D

function generate_chaves2($p,$q){

$primos = $p;

imos = $q; $maxpr

global $primos, $maxprimos;

//Primeira parte dos pares públicos e confidenciais - N

$n = $p*$q;

//$pi (nós o necessitamos para calcular D e E)

$pi = ($p - 1) * ($q - 1);

// Chave pública E

$e = tofindE($pi, $p, $q);

// Chave privada D

$d = extend($e,$pi);

//Criação de uma array e armazenando valores

$chaves = array ($n, $e, $d, $p, $q, $pi);

//Retorno de valores em array

return $chaves;

}

Função Modular baseada em aritimética modular ou aritimética do relógio

function mo ($g, $l) {

$retorno = $g - ($l * floor ($g/$l));

return $retorno;

}

* Método padrão para calcular D

* D = E-1 (mod N)

* Presume-se que D estará encontrado em menos de 16 iterações

function extend ($Ee,$Epi) {

$u1 = 1;

$u2 = 0;

$u3 = $Epi;

$v1 = 0;

$v2 = 1;

$v3 = $Ee;

while ($v3 != 0) {

$qq = floor($u3/$v3);

$t1 = $u1 - $qq * $v1;

$t2 = $u2 - $qq * $v2;

$t3 = $u3 - $qq * $v3;

$u1 = $v1;

$u2 = $v2;

$u3 = $v3;

$v1 = $t1;

$v2 = $t2;

$v3 = $t3;

$z = 1;

}

$uu = $u1;

$vv = $u2;

if ($vv < 0) {

nverse = $vv + $Epi; $i

} else {

$inverse = $vv;

}

return $inverse;

}

Este é o MDC do retorno da função para os números $e comuns e $pi os

maiores

function GCD($e,$pi) {

$y = $e;

$x = $pi;

while ($y != 0) {

$w = mo($x , $y);

$x = $y;

$y = $w;

}

return $x;

}

função para calcular E sob circunstâncias: GCD(N, e) = 1 e 1<E<N se

cada teste E for principal, lá será muito menos laços e significando menos

cálculos

function findE($pi) { to

global $primos, $maxprimos;

$great = 0;

$cc = mt_rand (0,$maxprimos);

$startcc = $cc;

while ($cc >= 0) {

$se = $primos[$cc];

$great = GCD($se,$pi);

c--; $c

if ($great == 1) break;

}

if ($great == 0) {

$startcc + 1; $cc =

while ($cc <= $maxprimos) {

$se = $primos[$cc];

$great = GCD($se,$pi);

$cc++;

if ($great == 1) break;

}

return $se;

}

* ENCRYPT retornos da função

* X = M^E (mod N)

* Cada letra na mensagem é representada como seu número de código do ASCII

- 30

* 3 letras em cada bloco com o 1 no começo e na extremidade.

* Para o exemplo

* AAA

* tornar-se-á

* 13535351 (A = ASCII 65-30 = 35)

* 4507^2 = 20313049

* Isto significa que:

* 1. Modulo N a vontade seja sempre < 19999991

* 2. Letras > ASCII 128 obrigação para não ocorrer na mensagem correta do

texto

function rsa_encrypt ($m, $e, $n) {

$asci = array ();

$asc2 = array ();

for ($i=0; $i < strlen($m); $i+=3) {

pasc2=" "; $tm

for ($h=0; $h<3; $h++) {

if ($i+$h < strlen($m)) {

$letra = substr ($m, $i+$h, 1);

$tmpstr = ord (substr ($m, $i+$h, 1)) - 30;

if (strlen($tmpstr) < 2) {

$tmpstr ="0".$tmpstr;

}

} else {

break;

}

//imprime resultado

$tmpasc2 = $tmpstr + 30;

array_push($asc2, $tmpasc2);

}

for ($i=0; $i < strlen($m); $i+=3) {

pasci="1"; $tm

for ($h=0; $h<3; $h++) {

if ($i+$h < strlen($m)) {

mpstr = ord (substr ($m, $i+$h, 1)) - 30; $t

if (strlen($tmpstr) < 2) {

$tmpstr ="0".$tmpstr;

}

} else {

break;

}

$tmpasci .=$tmpstr;

}

array_push($asci, $tmpasci."1");

}

//E o número do ach crifrado então usando a fórmula de RSA: mod N do

^E do bloco

for ($k=0; $k < count ($asci); $k++) {

$resultmod = powmod($asci[$k], $e, $n);

//imprime resultado

$coded .= $resultmod." ";

}

for ($k2=0; $k2 < count ($asc2); $k2++) {

$resultmod2 = powmod($asc2[$k2], $e, $n);

$trs = chr($asc2[$k2]);

//imprime resultado

echo "<div align=\"justify\" class=\"texto\">Letra <strong>". $trs

."</strong> em decimal = <strong>";

echo $asc2[$k2];

echo "</strong> e na tabela ASCII = <strong>";

echo bin2hex($trs);

echo "</strong>";

echo "<BR>";

echo "Cifrando: <strong>". $asc2[$k2]. " ^ ". $e ." (mod ". $n .")

= ". $resultmod2. "</strong>";

echo "<BR><BR>";

$coded2 .= $resultmod2." ";

}

echo "<br><br><strong>Texto crifrado:</strong> <br><br>";

echo $coded2;

echo "</div>";

$codificado = array();

$codificado[0] = trim($coded);

$codificado[1] = trim($coded2);

return $codificado;

}

/*Método para a exponenciação */

function powmod ($base, $exp, $modulus) {

$accum = 1;

$i = 0;

pow2 = $base; $base

while ($exp >> $i)>0) {

(

if ((($exp >> $i) & 1) == 1) {

$accum = mo(($accum * $basepow2) , $modulus);

}

$basepow2 = mo(($basepow2 * $basepow2) , $modulus);

$i++;

}

return $accum;

}

ENCRYPT retornos da função M = X^D (mod N)

function rsa_decrypt ($c, $d, $n, $e) {

//Descarte os espaços em branco do texto criptografado e armazenam-no

em uma disposição

$decryptarray = split(" ", $c);

for ($u=0; $u < count ($decryptarray); $u++) {

if ($decryptarray[$u] == "") {

array_splice($decryptarray, $u, 1);

}

//Cada número descriptografado usando a fórmula de RSA: modificação N

do ^D do bloco

for ($u=0; $u < count($decryptarray); $u++) {

$resultmod = powmod($decryptarray[$u], $d, $n);

//remova os dígitos '1' conduzindo e arrastando

$deencrypt.= substr ($resultmod,1,strlen($resultmod)-2);

}

//Cada número de código do ASCII + 30 na mensagem é representado como

sua letra

for ($u=0; $u < strlen($deencrypt); $u+=2) {

$tmp22 = substr ($deencrypt, $u, 2);

$resultd .= chr(substr ($deencrypt, $u, 2) + 30);

$resultado = chr(substr ($deencrypt, $u, 2) + 30);

$ttt = substr ($deencrypt, $u, 2);

$bases = $ttt + 30;

$res = powmod($bases, $e, $n);

//imprime resultado

echo "<div align=\"justify\" class=\"texto\"><BR>";

echo "Descriptografando: ". $res. " ^ ". $d ." (modulo ". $n .") =

Valor decimal da letra ";

echo $tmp22 + 30;

echo "<BR>";

//echo $tmp22 + 30;

echo "<br><strong>Letra resultante: ";

echo $resultado;

echo "</strong><br></div>";

}

return $resultd;

}

GERADO.PHP - Arquivo de geração de números primos