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Aula 1 – Introdução a segurança de dados

O que significa segurança de dados?

O termo segurança é usado com o significado de minimizar a vulnerabilidade dos dados, da informação, do conhecimento e da infra-estrutura que o suporta.

E sua necessidade está em proteger o valor de uma informação.

Visão geral da segurança de dados– No passado:

• meios físicos: arquivos e salas trancadas• meios administrativos: seleção rigorosa de

pessoal

– Atualmente:• necessidade de proteger dados em

computadores• interligação de computadores por redes tornou

dados mais vulneráveis

Conceitos básicos

• Confidencialidade;• Integridade;•Disponibilidade;• Autenticação;• Autorização.

Mecanismo de segurança

Não há um mecanismo único que provê todos os serviços de segurança necessários.

• Maioria dos mecanismos têm um ponto em comum: CRIPTOGRAFIA.• Quase todas as pesquisas em segurança são voltadas às técnicas de criptografia.

Serviços de segurança

Documentos (dados) em forma eletrônica necessitam dos mesmos serviços (funções) associados aos seus pares em papel.

– datas e assinaturas– proteção contra destruição, modificação

ou divulgação– autenticação e registro– gravação e licenciamento

Modelo de segurança para sistemas de comunicação

Criptografia

Principal ferramenta em segurança.• Duas variações principais

– Criptografia de Chave Única:• Também conhecida como Criptografia Convencional ou Simétrica.• Usa a mesma chave para cifrar e decifrar dado.• Muito antiga e a mais usada.

– Criptografia de Chave Pública• Chaves distintas para cifrar e decifrar dados.• Desenvolvimento recente (1976).

Criptografia de chave única (simétrica)

• Processo de Codificação consiste de:– algoritmo de criptografia– chave: independente dos dados, comum à codificação e decodificação.

Modelo de criptografia simétrica

Notação

• Dados originais: X = [X1, X2, X3, ..., XM]

• Chave única: K = [K1, K2, K3, ..., KJ ]• Dados cifrados: Y = [Y1,Y2 ,Y3 , ..., YN]

• Algoritmo de codificação: EY = EK(X)

• Algoritmo de decodificação: DX = DK(Y)

Criptoanálise Tentativa de se descobrir X e/ou K.• Técnica usada depende do que é conhecido.

– Normalmente o algoritmo é conhecido.– Força bruta: teste de todas as chaves possíveis.– Análise estatística: tipo do dado precisa ser

conhecido (Texto em inglês? Programa em C?).– Análise de pares (Xi, Yi) conhecidos.

• Obtidos casualmente ou intencionalmente.– Adivinhação de palavras prováveis no texto.

Segurança dos métodos de criptografia

Métodos Incondicionalmente Seguros– Dados cifrados não contêm informação

suficiente para se quebrar o código, independentemente do volume de dados disponível.

– Difíceis de obter.• Só há um exemplo: One-Time Pad.• Demais métodos buscam satisfazer um dos critérios:

– custo de quebrar o código excede o valor da informação.

– tempo requerido para quebrar o código excede o tempo de vida útil da informação.

Segurança dos métodos de criptografia

• Métodos Computacionalmente Seguros– Eficiência baseada no custo de quebrar o código.– Problema:

• difícil estimar tempo para analisar o código com sucesso.• primeira estimativa: tempo para análise por força bruta.

Técnicas básicas

• Esteganografia– Oculta a existência de uma mensagem.

• Substituição– Substitui um grupo de símbolos por outro.

• Transposição– Troca as posições dos símbolos.

Técnicas de esteganografiaVerdadeira informação é oculta no meio de outras sem valor (sobrecarga é alta).• Ex: informação obtida a partir de:

– últimas palavras de cada linha de um texto;– primeira letra de cada palavra;– letras impressas sobrescritas com lápis;

• visíveis quando há um reflexo adequado de luz;– letras escritas com tinta invisível;

• tornam-se visíveis ao receberem certa substância;– letras marcadas com minúsculos furos no papel;– letras escritas com fita de correção nas entrelinhas.

Técnicas de substituição

• Código de César– Troca símbolo por outro k posições à frente no alfabeto.– Ex: texto original: criptography

texto cifrado: FULSWRJUDSKB (k=3)• Forma geral:

C = E(P) = (p+k) mod 26 (p/ cifrar)P = D(C) = (C-k) mod 26 (p/ decifrar)

• Ataque por força bruta:– alfabeto inglês: 25 chaves– alfabeto chinês: mais de 10.000 chaves

Códigos polialfabéticos

Utilizam diferentes códigos monoalfabéticos.• Chave determina qual código usar a cada

instante.• Cada símbolo tem codificação diferente,

dependendo da chave.– Informação sobre freqüência de símbolos é

obscurecida (mas não totalmente).• Ex: código de Vigenère e suas variantes.

Código Polialfabético de Vigenère

Qual é o código?

Técnicas de transposição

Baseiam-se na permutação de símbolos.• Método mais comum: transposição por matriz

– texto reescrito em colunas com profundidade k1.– Ex: texto: cuide bem da senha– Extremamente vulnerável à criptoanálise.

Transposição de Colunas da Matriz

• Escrita do texto linha por linha e transposição de colunas segundo chave k2.• Também vulnerável à criptoanálise.

Transposição Múltipla de Colunas

Aplicação da mesma transposição mais de uma vez.• Código torna-se bem mais seguro:

– permutação inversa difícil (maior embaralhamento).