cifra

O que é um algoritmo criptográfico?

Um algoritmo criptográfico é um método matemático utilizado para transformar ou verificar dados, permitindo que apenas partes autorizadas tenham acesso à leitura e que terceiros possam atestar a integridade e a origem por meio de provas criptográficas.

Na prática, algoritmos criptográficos sustentam três funções centrais de segurança: confidencialidade por meio de criptografia, integridade através de hashing e autenticação e não repúdio por meio de criptografia de chave pública e assinaturas digitais. A criptografia moderna não depende do segredo do algoritmo em si, mas de algoritmos públicos, revisados por pares, cuja segurança se baseia em problemas matematicamente complexos e na correta gestão das chaves.

Como funcionam os algoritmos criptográficos

Sistemas criptográficos combinam diferentes classes de algoritmos, cada uma projetada para um papel específico. Nenhum algoritmo isoladamente garante segurança total.

A criptografia simétrica utiliza uma única chave secreta compartilhada para criptografar e descriptografar dados. Por ser eficiente em termos computacionais, é amplamente empregada para proteção de dados em alta velocidade, como armazenamento criptografado ou sessões de comunicação seguras após a troca de chaves.

A criptografia de chave pública utiliza um par de chaves matematicamente relacionadas: uma chave pública e uma chave privada. A chave pública pode ser compartilhada livremente, enquanto a chave privada deve permanecer em segredo. Esse modelo permite autenticação de identidade, troca segura de chaves e assinaturas digitais em ambientes abertos e sem confiança, como as blockchains.

Algoritmos de hash na criptografia

Um algoritmo de hash converte dados de entrada de qualquer tamanho em uma saída de comprimento fixo, conhecida como hash ou resumo. O hashing é utilizado para verificação, não para confidencialidade.

Hashing não é criptografia e foi desenvolvido para ser computacionalmente inviável de reverter. Funções de hash criptográficas também apresentam o efeito avalanche: uma alteração mínima na entrada gera uma saída completamente diferente, permitindo detectar modificações nos dados de forma confiável.

Blockchains dependem fortemente de hashing. O Bitcoin utiliza SHA-256 para construção de blocos e o combina com RIPEMD-160 para geração de endereços. O Ethereum utiliza Keccak-256 para hashing de transações, validação de blocos e execução de contratos inteligentes. Hashes protegem cabeçalhos de blocos, identificadores de transações e árvores de Merkle, permitindo verificação eficiente sem revelar os dados originais.

Assinaturas digitais e algoritmos criptográficos

Assinaturas digitais fornecem prova criptográfica de que uma mensagem ou transação foi criada pelo detentor de uma chave privada específica e de que os dados não foram alterados após a assinatura.

O processo de assinatura combina hashing e criptografia de chave pública. Primeiro, os dados passam por um hash para gerar um resumo de tamanho fixo. Depois, esse resumo é assinado com a chave privada. A verificação utiliza a chave pública correspondente para confirmar que a assinatura é válida para aquele resumo.

Bitcoin e Ethereum utilizam o Algoritmo de Assinatura Digital de Curvas Elípticas (ECDSA) para autenticação de transações. No nível de consenso, validadores do Ethereum utilizam assinaturas BLS, que permitem agregar múltiplas assinaturas em uma única prova, reduzindo o volume de dados on-chain.

Algoritmos criptográficos em sistemas blockchain

Algoritmos criptográficos fundamentam praticamente todas as operações em blockchain, como geração de endereços, validação de transações, verificação de blocos e checagem de consistência entre cadeias.

Endereços são derivados de chaves públicas geradas por criptografia de chave pública. A validade das transações depende de assinaturas digitais que comprovam o controle da chave privada correspondente, e os nós validam essas assinaturas de forma independente antes de aceitar as transações em blocos.

Carteiras geram chaves privadas com aleatoriedade de alta entropia e frequentemente codificam backups como frases mnemônicas. Algoritmos de hash protegem logs de contratos inteligentes, referências de blocos e estruturas de verificação entre nós distribuídos.

Diferentes blockchains adotam diferentes padrões criptográficos. O Ethereum utiliza hashing Keccak-256 e assinaturas ECDSA, enquanto a Solana utiliza assinaturas Ed25519 otimizadas para verificação rápida.

Algoritmos criptográficos na Gate

Na Gate, algoritmos criptográficos garantem a segurança da plataforma nas camadas de comunicação, autenticação e interação com blockchains.

Requisições de API podem utilizar chaves de API combinadas com assinaturas baseadas em HMAC para verificar a integridade e autenticidade dos pedidos. O Transport Layer Security criptografa os dados trocados entre dispositivos dos usuários e os servidores da Gate, protegendo credenciais e instruções de negociação durante a transmissão.

Para saques em blockchain, mecanismos de assinatura criptográfica autorizam transações conforme as regras de cada rede. Nós da rede verificam essas assinaturas antes de confirmar transações on-chain. Controles adicionais, como autenticação multifator e sistemas de gerenciamento de risco, reduzem a chance de atividades não autorizadas em contas.

Como escolher algoritmos criptográficos

A escolha dos algoritmos criptográficos depende do objetivo de segurança, do ambiente do sistema e das restrições de desempenho.

1. Defina o objetivo: confidencialidade exige criptografia simétrica; autenticação e não repúdio requerem criptografia de chave pública e assinaturas digitais; verificação de integridade depende de hashing.

2. Adequação ao contexto: criptografia simétrica é recomendada para grandes volumes de dados; sistemas de chave pública para redes abertas; hashes para verificação.

3. Utilize padrões consolidados: prefira algoritmos com bibliotecas maduras e ampla adoção no ecossistema, como ECDSA ou Ed25519.

4. Siga orientações auditadas: adote padrões revisados publicamente, como os publicados pelo NIST, incluindo atualizações pós-quânticas anunciadas em 2023.

5. Implemente com segurança: utilize bibliotecas estabelecidas, realize auditorias e evite implementações criptográficas próprias.

Riscos e limitações dos algoritmos criptográficos

A segurança criptográfica depende de implementação correta, gestão de chaves eficiente e escolha adequada de algoritmos.

Baixa aleatoriedade na geração de chaves pode resultar em chaves previsíveis. Algoritmos obsoletos como MD5 e SHA-1 já não atendem aos requisitos de segurança atuais. Falhas de implementação podem expor sistemas a ataques por canal lateral ou erros na verificação de assinaturas.

A computação quântica representa um risco de longo prazo para sistemas baseados em RSA e curvas elípticas. Esse risco impulsiona pesquisas em criptografia pós-quântica, projetada para resistir a ataques quânticos.

Provas de conhecimento zero e algoritmos criptográficos

Provas de conhecimento zero permitem que uma parte comprove a veracidade de uma afirmação sem revelar os dados subjacentes.

Esses sistemas utilizam primitivas criptográficas avançadas, como compromissos de hash, operações com curvas elípticas e compromissos polinomiais. Eles possibilitam verificações que preservam a privacidade em aplicações como transações confidenciais e validação de identidade on-chain.

Tendências futuras em algoritmos criptográficos

Entre os principais avanços estão a criptografia pós-quântica, agregação de assinaturas e arquiteturas de assinatura distribuída.

O NIST anunciou, em 2023, a primeira seleção de padrões de criptografia pós-quântica, incluindo Kyber e Dilithium. Testes industriais e adoção gradual devem seguir até 2025 e além.

Carteiras multisig e computação multipartidária distribuem a autoridade de assinatura entre várias chaves, reduzindo o risco de ponto único de falha. Esquemas de agregação de assinaturas, como BLS, aumentam a escalabilidade ao reduzir a sobrecarga de verificação on-chain.

Resumo: pontos-chave sobre algoritmos criptográficos

Algoritmos criptográficos são essenciais para a segurança de blockchains e Web3. A criptografia simétrica garante confidencialidade, a criptografia de chave pública e as assinaturas digitais asseguram autenticação e prova de controle, e o hashing garante integridade dos dados. Segurança efetiva exige escolha adequada de algoritmos, aleatoriedade de alta qualidade e implementação segura.

Em plataformas como a Gate, a criptografia protege comunicação, operações de conta e interações com blockchain. Avanços contínuos em criptografia pós-quântica e assinaturas distribuídas visam fortalecer a resiliência a longo prazo.

Perguntas Frequentes

O que é um algoritmo criptográfico? Por que a blockchain precisa dele?

Um algoritmo criptográfico é um método matemático utilizado para proteger dados e verificar autenticidade. Blockchains dependem de algoritmos criptográficos para validar transações, gerenciar identidades e garantir integridade sem confiança centralizada.

Assinaturas digitais são o mesmo que criptografia?

Não. Assinaturas digitais autenticam dados e comprovam integridade, mas não criptografam o conteúdo. A criptografia protege confidencialidade, enquanto assinaturas comprovam origem e controle.

O que acontece se um algoritmo criptográfico se tornar inseguro?

Se um algoritmo for considerado inseguro, os sistemas migram para alternativas mais robustas. Esse processo já ocorreu, como na transição do SHA-1, e faz parte da manutenção contínua da segurança em blockchain.

A criptografia elimina todo risco de segurança?

Não. A criptografia reduz riscos, mas não os elimina. Má gestão de chaves, baixa aleatoriedade e falhas de implementação podem comprometer até mesmo algoritmos sólidos.

Por que senhas ainda são utilizadas junto à criptografia?

Senhas controlam o acesso à conta, enquanto mecanismos criptográficos garantem verificação e validade das transações. Ambas as camadas têm funções distintas e são necessárias para uma segurança completa.