Assinatura e Certificação Digital - Criptografia Simétrica

            A criptografia simétrica foi a primeira a ser utilizada na cifra de mensagens que deveriam ser trocadas de maneira segura entre seus interessados. Neste modelo de criptografia, a mesma chave secreta que é utilizada para criptografar uma mensagem, é utilizada também para descriptografá-la. Há relatos deste modelo no reinado de Julio Cezar no império romano a mais de dois mil anos, utilizado para as investidas de batalha contra seus inimigos, a técnica utilizada pelo mesmo ficou popularmente conhecida como o Cifra de César. A técnica era muito simples, bastava uma substituição de N posições à frente no alfabeto, o padrão utilizado por César é a substituição de três posições, de maneira que o alfabeto para as mensagens criptografadas se tornava como a seguinte ilustração;

De maneira tal, a mensagem - Ataquem ao amanhecer - enviada por Júlio César a seus guerreiros, seria cifrada para algo como “Dwatxhp dr dpdqkhfhu”, logicamente assumindo que o idioma fosse o português e a este o alfabeto supracitado.

            A primeira impressão, o método parece ser bastante eficaz, mas para decifrar a mensagem, assumindo um alfabeto de 26 letras, um interceptador necessitaria de testar apenas 26 chaves possíveis para encontrar a correta e decifrar a mensagem.

            Outra técnica bastante parecida com o Cifrar de César, porém com um grau de dificuldade de quebra um pouco maior, é a Cifra de Substituição Mono-Alfabética, sendo que neste método, cada símbolo do alfabeto é substituído por outro, ou seja, cada caractere tem seu substituto próprio. No trabalho de “Fernanda Taline da Silva e Fabiana Garcia Papine”, as mesmas apresentam uma prévia da Substituição Mono-Alfabética dizendo que por volta do século X os administradores árabes usavam desta técnica para proteger os registros de impostos, apenas rearranjando o alfabeto original, trocando cada letra por outra, e também os pontos e os espaços entre as palavras. Afirma ainda que esta cifra permanecera invulnerável durante séculos. Um exemplo de substituição do alfabeto com o método mono-alfabético pode ser observado na seguinte ilustração;

Assumindo então o idioma Português e o alfabeto supracitado, a mensagem - Registro de Impostos. - tem a cifra subsequente igual a “Xyjdmvxe§ky§dlwemvem^”. A chave para a descriptografia é o alfabeto cifrado por inteiro, de maneira tal, o emissor e o receptor devem ter conhecimento completo do mesmo. Nota-se uma evolução da Substituição Mono-Alfabética para com Cifra de César, visto que se um interceptador verificar que a letra “c” está deslocada cinco posições, não tem a garantia que as outras letras do alfabeto se encontram na mesma sequência, então as chances de quebra se tornam muito menores. Para este tipo de cifra, há uma técnica de criptoanálise denominada Análise de Frequência, cujo tal técnica fora desenvolvida no século IX por Al-Kindi, um cientista que descreveu a técnica de estudar a frequência das letras para quebra de códigos. A técnica consiste-se basicamente em, conhecido o idioma da mensagem, deve-se ter um texto no mesmo idioma da mensagem, longo o suficiente para encher uma página, então deve-se contar a frequência com que cada letra aparece, em seguida deve-se analisar o criptograma que se deseja decifrar e também classificar seus símbolos, com relação a frequência com que aparecem na mensagem. Em cada idioma, encontram-se letras que são mais usadas do que outras, o que certamente resulta em uma maior frequência de aparecimento se seu símbolo substituto. Se for fazer uma análise da língua portuguesa, por exemplo, o símbolo mais frequente será a letra “a” em seguida da letra “e”, e assim por diante, ao decifrar uma mensagem, torna-se fácil decifrar uma série de símbolos e assim alavancar a decifração de outras palavras.

            Outra técnica de criptografia simétrica bastante conhecida é a chamada Cifra de Vigenère que faz parte da Cifra de Substituição Poli-alfabética, cuja mesma fora desenvolvida por vários pensadores, dentre eles o italiano Leon Battist Albert que foi o idealizador, o alemão Johannes Trithemius, o também italiano Giovanni Porta, até que o francês Blaise de Vigenère concluísse tal cifra na sua forma final, o qual levou seu nome em homenagem. O grande detalhe desta cifra idealizada por Leon Albert é a proposta de não existir um único símbolo de cifra para determinado símbolo do alfabeto. Blaise Vigenère adicionou à cifra a possibilidade do uso de uma chave para encontrar os símbolos de cifra para o alfabeto original. A cifra de Vigenère consiste em uma tabela denominada tabela de Vigenère, sendo uma tabela formada por linhas e colunas, e a primeira linha e primeira coluna são respectivamente índices da tabela. Vale observar que a quantidade de linhas é igual à quantidade de letras existente no alfabeto. A imagem 7 ilustra um quadro de Vigenère onde é assumido o alfabeto português incluindo as letras estrangeiras K, Y e W, que juntas somam vinte e seis (26) letras.

            A utilização da cifra de Vigenère resume-se em obter uma tabela de Vigenère, a mensagem a ser cifrada e uma palavra chave, sendo que esta é responsável pela substituição da cifra no lugar da letra do alfabeto original. A cifra da mensagem ocorre letra a letra, sendo que cada letra da mensagem corresponde à letra subsequente da palavra chave, e esta é repetida quando a palavra acabar. As letras das palavras no alfabeto original devem ser encontradas no índice horizontal, e a letra da palavra chave correspondente, o índice vertical. Por exemplo, assumindo o quadro de Vigenère da imagem sete, a mensagem “O conhecimento dignifica e forma o homem” e a palavra chave “segredo”, para codificar tal mensagem, deve-se encontrar o índice horizontal “o”, e o índice vertical “s”, que tem como correspondente a letra “G”, para o índice horizontal “c” o índice vertical “e” que tem como correspondente a letra “g”, para o índice horizontal “o” o índice vertical “g” tem como correspondente a letra “u”, e assim por diante. Como resultado final, a cifra equivalente para tal mensagem é: “G guelhqaqkexr raktznlqs i lfvpo g ludip”. O importante a ser notado, é que a adição de uma letra na palavra chave, ou a subtração, ou ainda a modificação/substituição completa da palavra, irá gerar uma mensagem cifrada totalmente diferente, mesmo que referencie a mesma mensagem original. O que o emissor da mensagem e o receptor devem conhecer, é o alfabeto e a palavra chave em comum.

            A quebra da cifra de Vigenère é muito mais difícil de ocorrer que os dois modelos apresentados anteriormente, não há relação dentro das posições das letras, e a análise de frequência também não tem sucesso, de maneira tal apresenta até certo nível de segurança, tendo que o número de chances possíveis para o quadro de Vigenère da imagem sete aproxima-se a uma exponenciação de 26²⁶.