CENTRO UNIVERSITRIO FEEVALE

FBIO BRAMBILLA

ANLISE E MODELAGEM DE UMA FERRAMENTA PARA APOIO AO ENSINO DA CRIPTOGRAFIA

Novo Hamburgo, Junho de 2009.

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FBIO BRAMBILLA

ANLISE E MODELAGEM DE UMA FERRAMENTA PARA APOIO AO ENSINO DA CRIPTOGRAFIA

Centro Universitrio Feevale Instituto de Cincias Exatas e Tecnolgicas Curso de Bacharelado em Sistemas de Informao Trabalho de Concluso de Curso

Professor orientador: Ricardo Ferreira de Oliveira

Novo Hamburgo, Junho de 2009.

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AGRADECIMENTOSGostaria de agradecer a todos os que, de alguma especial: A minha me que desde o princpio me apoiou e incentivou a procurar nos estudos o futuro promissor. Aline que me apoiou quando foi necessrio. A meu pai, que mesmo no estando neste mundo, tenho certeza de que torce por mim. A todos meus amigos que compreenderam os momentos em que no pude estar presente. Ao professor Ricardo pelas orientaes deste trabalho. E finalmente, os meus colegas de trabalho que me apoiaram para que o trabalho pudesse ser realizado. maneira, contriburam para a realizao deste trabalho de concluso, em

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RESUMODesde os tempos primrdios existe a necessidade de enviar informaes entre indivduos. Em muitos casos, como por exemplo, durante perodos de guerras e revolues, importante que, caso o mensageiro seja interceptado, a mensagem no seja entendida pelo interceptador. Na rea de negcios, tal situao tambm ocorre com freqncia. Comunicaes entre funcionrios de uma empresa podem conter dados sigilosos evidenciando a necessidade de alguma forma de proteo contra interceptao. Na rea da informtica esta preocupao no poderia ser diferente. Devido ao constante acesso indevido a informaes sigilosas, as empresas esto cada vez mais percebendo a importncia de elevar o seu nvel de segurana, pois o roubo de informaes acaba prejudicando seus negcios. A criptografia uma tcnica bastante utilizada para proteger os dados de empresas, garantindo, dessa forma, o sigilo das informaes de seus clientes, informaes de faturamento e seus planejamentos estratgicos para a conquista de novos clientes. Para os profissionais da rea de informtica muito importante conhecer esta tcnica para que possam sugerir a seus gestores formas de aplicao da mesma, garantindo a segurana da informao em seus ambientes. Desta forma, este trabalho tem como objetivo a analise e modelagem de uma ferramenta capaz de demonstrar aos alunos dos cursos relacionados informtica, os aspectos e tcnicas disponveis na rea de criptografia, a importncia de se utilizar esta criptografia para proteo dos dados armazenados, bem como incentiv-los a pesquisar mais sobre o assunto, aumentando seu conhecimento com relao segurana e proteo de informaes.

Palavras chave: Criptografia de dados. Segurana da Informao. Ferramenta de aprendizado.

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ABSTRACTSince the early days there is a need to send information among people. In many cases, such as during periods of wars and revolutions, it is important that if the messenger is intercepted, the message can not be understood by the interceptor. In the area of business, this also occurs frequently. Communications between employees of a company may contain confidential data showing the need for some form of protection against interception. In computer science this concern could not be different. Due to constant not permitted access to confidential information, companies are realizing more and more, the importance of raising the level of security, since the capture of information leads to loss of business profits. The cryptography is a technique widely used to protect data of companies, ensuring thus the secrecy of the information of its customers, billing information and its strategic plans for the conquest of new customers. For professionals in the area of information technology is very important to know this technique, so they can make suggestions to their managers how to implement it, ensuring information security in their environments. Thus, this work aims at analyzing and modeling of a tool capable of demonstrating to students in courses related to computers, the aspects and techniques available in the area of cryptography, the importance of using this encryption to protect stored data and encourage them to find more about it by increasing their knowledge regarding the safety and security of information.

Keywords:

Data

cryptography.

Information

Security.

Tools

for

learning.

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LISTA DE FIGURASFigura 1.1: Terminologias.........................................................................................................19 Figura 1.2: Mquina Cifradora Enigma....................................................................................26 Figura 1.3: Rotores da Mquina Cifradora Enigma................................................................. 27 Figura 1.4: Disco cifrador criado por Alberti...........................................................................28 Figura 1.5: Rgua de Saint-Cyr................................................................................................32 Figura 2.1: Interface da ferramenta Cryptool...........................................................................40 Figura 3.1: Diagrama de Classes da ferramenta.......................................................................43 Figura 3.2: Diagrama de Caso de Uso Estudo de Conceito......................................................44 Figura 3.3: Diagrama de Seqncia de Estudo de Conceito.....................................................45 Figura 3.4: Diagrama de Caso de Uso Visualizao de Exemplos...........................................46 Figura 3.5: Diagrama de Seqncia de Visualizao de Exemplos..........................................46 Figura 3.6: Diagrama de Caso de Uso de Execuo Simulador...............................................47 Figura 3.7: Diagrama de Seqncia de Execuo Simulador...................................................48 Figura 3.8: Diagrama de Caso de Uso de Resoluo de Exerccio...........................................49 Figura 3.9: Diagrama de Seqncia de Resoluo de Exerccio...............................................49 Figura 3.10: Diagrama de Caso de Uso de Cadastrar aluno.....................................................50 Figura 3.11: Diagrama de Seqncia de Cadastrar Aluno.......................................................51 Figura 3.12: Diagrama de Caso de Uso de Obteno de Estatsticas......................................52 Figura 3.13: Diagrama de Seqncia de Obteno de Estatsticas..........................................52 Figura 3.14: Diagrama de Estado de Estatsticas do Aluno ....................................................54 Figura 3.15: Diagrama de Caso de Uso de Impresso de Material..........................................53 Figura 3.16: Diagrama de Seqncia de Impresso de Material.............................................54 Figura 3.17: Diagrama de Atividades do aluno......................................................................55 Figura 4.1: Tela de login do prottipo....................................................................................57 Figura 4.2: Tela de cadastro de usurios do prottipo criado.................................................57 Figura 4.3: Tela com contedo da histria da criptografia.....................................................58

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Figura 4.4: Tela de simulador da Cifra de Cesar......................................................................59 Figura 4.5: Tela de simulador de esteganografia......................................................................59 Figura 4.6: Tela do simulador DES e 3DES.............................................................................60 Figura 4.7: Tela do simulador de MD5 e SHA-1.....................................................................60 Figura 4.8: Tela de exerccios tericos.....................................................................................62 Figura 4.9: Tela de exerccios prticos.....................................................................................64 Figura 4.10: Diagrama Entidade Relacionamento....................................................................64

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1.1: Tabela de substituio............................................................................................29 Tabela 1.2: Posio de letras para Cifra de Csar.....................................................................30 Tabela 1.3: Continuao posio de letras para Cifra de Cesar................................................30 Tabela 1.4: Carreiras de Vigenre.............................................................................................31 Tabela 1.5: Exemplo de aplicao da Carreira de Vigenre.....................................................32 Tabela 1.6: Chave para cifra de Transposio..........................................................................33 Tabela 1.7: Ordenao da chave seguindo ordem alfabtica....................................................33 Tabela 1.8: Tabela com a mensagem a ser transposta..............................................................33 Tabela 1.9: Tabela de Transposio sem palavra chave...........................................................34

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LISTA DE ABREVIATURASCrypt MD SHA NSA DES AES IDEA PGP RSA Eclipse RCP MSDE Criptografia Message Digest Secure Hash Algorithm National Security Agency Data Encryption Standard Advanced Encryption Standard International Data Encryption Algorithm Pretty Good Privacy Rivest Shamir Adleman Eclipse Rich Client Platform Microsoft SQLServer Desktop Engine

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SUMRIOINTRODUO ......................................................................................................................12 1. CRIPTOGRAFIA...............................................................................................................15 1.1 Histrico da Criptografia ................................................................................................15 1.1.1 Histria Antiga ........................................................................................................16 1.1.2 Histria Medieval ....................................................................................................17 1.1.3 Histria Moderna.....................................................................................................18 1.2 Conceitos ........................................................................................................................18 1.2.1 Invasor .....................................................................................................................19 1.2.2 Criptoanlise............................................................................................................19 1.2.3 Criptanalista.............................................................................................................20 1.2.4 Criptgrafo ..............................................................................................................20 1.2.5 Criptografia..............................................................................................................20 1.2.6 Criptovirus ...............................................................................................................21 1.2.7 Criptovirologia ........................................................................................................21 1.2.8 Chave de Criptografia..............................................................................................21 1.2.8.1 Chave Pblica ...................................................................................................22 1.2.8.2 Chave Privada...................................................................................................23 1.2.8.3 Chave Simtrica................................................................................................23 1.2.8.4 Chave Assimtrica............................................................................................23 1.2.9 Tabelas Hash ...........................................................................................................24 1.2.10 Esteganografia .......................................................................................................25 1.2.11 Enigma...................................................................................................................25 1.2.12 Assinaturas Digitais...............................................................................................27 1.3 Mtodos e Aplicaes da Criptografia ...........................................................................27 1.3.1 Criptografia Simtrica .............................................................................................27 1.3.1.1 Substituio ......................................................................................................27 1.3.1.2 Cifra de Csar ...................................................................................................29 1.3.1.3 Cifra de Vigenre..............................................................................................30 1.3.1.4 Rgua de Saint-Cyr...........................................................................................32 1.3.1.5 Transposio.....................................................................................................32 1.3.1.6 Data Encryption Standard (DES) .....................................................................34 1.3.1.7 Advanced Encryption Standard (AES).............................................................35 1.3.1.8 IDEA.................................................................................................................36 1.3.2 Criptografia Assimtrica..........................................................................................36 1.3.3 Funes HASH ........................................................................................................36 1.3.3.1 Message Digest 5..............................................................................................36

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1.3.3.2 Secure Hash Algorithm (SHA).........................................................................37 1.3.4 Esteganografia .........................................................................................................37 2. SIMULADORES E TRABALHOS CORRELATOS NA REA DE ENSINO DA CRIPTOGRAFIA...................................................................................................................38 2.1 Ferramentas encontradas ................................................................................................38 2.2 Funcionalidades existentes .............................................................................................38 2.3 Tipo de licenciamento ....................................................................................................38 2.4 Desenvolvimento de novas funcionalidades...................................................................39 2.5 Interatividade com o aluno .............................................................................................39 2.6 Obter mais informaes sobre a ferramenta ...................................................................39 2.7 Interface ..........................................................................................................................39 3. MODELAGEM DA FERRAMENTA ..............................................................................41 3.1 Requisitos .......................................................................................................................41 3.1.1 Funcionais................................................................................................................41 3.1.2 No-funcionais ........................................................................................................42 3.2 Diagrama de Classes.......................................................................................................43 Figura 3.1: Diagrama de Classes da ferramenta ...................................................................43 3.3 Diagrama de Caso de Uso ..............................................................................................44 3.3.1 Caso de Uso Estudo de Conceito.............................................................................44 3.3.1.1 Diagrama de Caso de Uso Estudo de Conceito ................................................44 3.3.1.2 Diagrama de Seqncia de Estudo de Conceito ...............................................45 3.3.2 Caso de Uso Visualizao de Exemplos .................................................................45 3.3.2.1 Diagrama de Caso de Uso Visualizao de Exemplos .....................................46 3.3.2.2 Diagrama de Seqencia de Visualizao de Exemplos ....................................46 3.3.3 Caso de Uso Execuo Simulador...........................................................................47 3.3.3.1 Diagrama de Caso de Uso Execuo Simulador ..............................................47 3.3.3.2 Diagrama de Seqencia de Execuo do Simulador ........................................48 3.3.4 Caso de Uso Resoluo Exerccio ...........................................................................48 3.3.4.1 Diagrama de Caso de Uso Resoluo Exerccio ..............................................49 3.3.4.2 Diagrama de Seqencia de Resoluo do Exerccio ........................................49 3.3.5 Caso de Uso Cadastro Aluno...................................................................................50 3.3.5.1 Diagrama de Caso de Uso Cadastro Aluno ......................................................50 3.3.5.2 Diagrama de Seqencia de Cadastro Aluno .....................................................51 3.3.6 Caso de Uso Obteno de Estatsticas.....................................................................51 3.3.6.1 Diagrama de Caso de Uso Obteno de Estatsticas ........................................52 3.3.6.2 Diagrama de Seqencia Obteno de Estatsticas ............................................52 3.3.6.3 Diagrama de Estado..........................................................................................53 3.3.7 Caso de Uso Impresso de Material ........................................................................53 3.3.7.1 Diagrama de Caso de Uso Impresso de Material............................................54 3.3.7.2 Diagrama de Seqencia Impresso de Material ...............................................54 3.4 Diagrama de Atividades .................................................................................................55 4. ASPECTOS DE PROJETO DO PROTTIPO...............................................................57 4.1 Recursos utilizados .........................................................................................................57 4.2 Interface ..........................................................................................................................57 4.2.1 Exerccios ................................................................................................................61 4.2.1.1 Exerccios sobre conceitos ...............................................................................62 4.2.1.2 Exerccios prticos............................................................................................63 4.3 Modelo ER......................................................................................................................65 4.4 Recursos Futuros ............................................................................................................65 CONCLUSO.........................................................................................................................67

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................................69

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INTRODUOA tecnologia de segurana em informtica deve ser exercida por todos os profissionais (usurios e de informtica) da organizao e ter sua coordenao exercida por analista de segurana em informtica, que estabelecer prticas, para efeito de consubstanciar a atividade de segurana em informtica (GIL, 1998). De acordo com GIL, entende-se que todos os usurios de informtica so responsveis pela segurana de suas informaes, tanto os que utilizam seus computadores para armazenar as informaes, quanto os administradores de rede, que so os responsveis por adotar as melhores prticas de segurana para o ambiente corporativo. O usurio que deixa sua estao desbloqueada est, mesmo que inconscientemente, deixando abertura para que outros usurios do sistema tenham acesso s suas informaes, podendo, dessa forma, ter acesso a dados sigilosos, como nmeros de contas, folha de pagamentos, planejamentos estratgicos, planejamento de marketing e, at mesmo, cdigos fontes de produtos. Esta poltica de segurana deve ser adotada pelo administrador de rede e os usurios devem estar cientes de que qualquer envio de informao que partir de sua senha de acesso ser de sua responsabilidade. O simples fato de bloquear a estao apenas uma forma de proteger as informaes da empresa, porm, existem problemas de acessos externos, onde usurios mal-intencionados acessam as informaes da empresa atravs de falhas de segurana do sistema, roubando informaes importantes para o negcio da empresa. Segundo Cronkhite (2001), CD Universe, uma loja de msica on-line, experimentou uma brecha devastadora em sua segurana de dados. Em janeiro de 1999, um hacker russo, Maxxus, roubou milhares de nmeros de carto de crdito de seus clientes. Depois ele tentou chantagear a empresa, pedindo dinheiro. Quando a empresa decidiu no pagar o resgate, ele

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postou 25.000 dos nmeros na Internet. Esse incidente minou a confiana do cliente, no apenas para essa empresa, mas tambm para outras empresas on-line. Segurana sempre foi um assunto importante em desenvolvimento de sistemas, mas atualmente duas novas tecnologias trouxeram a segurana para o foco: a Internet e os sistemas ERP (Enterprise Resource Planning). No primeiro caso, a vantagem da interconexo entre computadores de todos os tamanhos e tipos traz enormes ganhos, mas exige segurana muito maior, pois facilita o acesso do hacker. No segundo, um nmero crescente de empresas vem informatizando toda sua rea produtiva, aumentando o valor das informaes e o prejuzo ao perd-las (ALBUQUERQUE, 2002). Criptografia o processo pelo qual uma informao ou um texto embaralhado de forma que s seja possvel a obteno do texto original aplicando-se uma operao baseada em uma chave de acesso. Para obter o dado original, necessrio, portanto, saber qual a operao para decriptografia (o algoritmo) e a chave de acesso (ALBUQUERQUE, 2002). Algoritmos criptogrficos basicamente objetivam esconder informaes sigilosas de qualquer pessoa desautorizada a l-las, isto , de qualquer pessoa que no conhea a chamada chave secreta de criptografia (TERADA, 2000). Com base no cenrio citado acima, foi encontrada a necessidade de criao de uma ferramenta que possa auxiliar os alunos dos cursos relacionados informtica, a importncia da utilizao da tcnica de criptografia. Este trabalho teve como objetivo, propor a anlise e modelagem de uma ferramenta que seja capaz de mostrar a estes alunos os conceitos relacionados criptografia e que eles possam entender os motivos pelos quais se deve utilizar esta tcnica, alm de poder simular na prpria ferramenta os conceitos estudados. Este estudo pode ampliar a viso dos alunos com relao importncia de manter os dados e comunicao protegidos, garantindo que suas informaes estratgicas no sejam acessadas por pessoas indevidas. Para alcanar este objetivo, foi efetuada a reviso bibliogrfica da histria da criptografia, especificando os pontos mais relevantes e que proporcionaram o surgimento de novas tcnicas. Alm deste histrico, foi efetuado o levantamento dos mtodos utilizados atualmente e criados simuladores onde o aluno pode interagir com a ferramenta, aplicando na prtica o contedo estudado. Alm deste referencial terico, foi analisada uma ferramenta para simulao de criptografia de forma geral, pois no foram encontradas ferramentas

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direcionadas especificamente ao ensino da criptografia, mas sim simuladores que no possuem foco especificamente na questo didtica. Com base na anlise deste simulador, foram identificadas as possveis melhorias a serem implementadas na ferramenta proposta. Este trabalho est dividido em quatro captulos. O primeiro captulo contm a descrio dos termos relacionados criptografia, bem como a histria da mesma para que seja possvel explicar as tcnicas de criptografia destacadas para este trabalho. O segundo captulo apresenta as especificaes tcnicas dos mtodos de criptografia visando adquirir conhecimento e requisitos para a modelagem da ferramenta. O terceiro captulo contm a modelagem da ferramenta proposta, onde podem ser vistos os requisitos funcionais e nofuncionais, casos de uso, diagrama de classes, diagramas de atividades e diagramas de seqncia. Finalmente, o quarto captulo contm informaes sobre o prottipo criado, onde foram validados os requisitos levantados.

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1. CRIPTOGRAFIAPara que o aluno possa entender o que a criptografia, a ferramenta modelada dever possuir recursos que demonstrem ao aluno o histrico da criptografia, como surgiu a criptografia, quais os tipos de criptografia, quais os conceitos relacionados criptografia, e outras informaes que estaremos relacionando no decorrer deste captulo. 1.1 Histrico da Criptografia J de conhecimento dos estudiosos que a criptografia um assunto que no teve seu surgimento e constante crescimento devido popularizao da internet. A criptografia utilizada antes mesmo do surgimento dos sistemas computacionais. Segundo Trigo (2007), o uso da criptografia bastante antigo. Um dos primeiros registros de confiabilidade dos dados aparece no tempo dos reis, em que um rei selava a carta com o seu anel de cera. Quando a carta chegava para outro rei, ele sabia que ningum havia lido aquela mensagem porque continuava selada. O formato dos anis era particular a cada rei. J segundo LOIDREAU, a origem da criptografia, provavelmente, remonta aos princpios da existncia humana, logo que as pessoas tenham tentado aprender a se comunicar, conseqentemente, tiveram de encontrar meios para garantir a confidencialidade de parte das suas comunicaes. Contudo o primeiro uso deliberado de mtodos tcnicos para criptografar mensagens pode ser atribudo aos antigos Gregos, em meados do sculo VI A.C. uma vara, chamada "Scytale" ou Licurgo foi utilizado. O emissor enrolaria um pedao de papel ou tira de couro volta da vara e escreveria a sua mensagem longitudinalmente nela. Depois abria o papel ou tira de couro, o qual era enviado para o endereo respectivo. A decriptao da mensagem sem o conhecimento do comprimento das varas atuando aqui como uma chave secreta era considerada impossvel. Mais tarde os romanos utilizaram o cdigo cifrado de Csar para comunicar (uma terceira letra do alfabeto).

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SMITH confirma a teoria de Loidreau que diz ser a Scytale a forma de cifragem mais antiga existente. SMITH cita ainda que nos tempos antigos a comunicao entre os membros da Grcia era feita atravs de tatuagens no couro cabeludo do escravo mais confivel. Aps o crescimento do cabelo, o escravo era enviado para o destino. Quando o mensageiro chegava ao destino, ele era instrudo a falar a seguinte frase: Corte meu cabelo e veja o que tem debaixo. Dessa forma o cabelo do mensageiro era raspado e dessa forma a mensagem era lida pelo receptor. Segundo o site Escriba Caf, o surgimento da criptografia ocorreu durante a Segunda Guerra Mundial, onde enquanto ocorria guerra armada, os criptgrafos procuravam algoritmos para decifrar mensagens enviadas pelos adversrios e simultaneamente, criavam novos cdigos em busca de sigilo nas informaes enviadas. No entanto, os alemes tiveram posse da mquina chamada Enigma, a qual gerava cdigos to complexos que os alemes acreditavam ser impossveis de decifrar. No poderia ser impossvel de decifrar, porm, quase impossvel. Este fato comprovado com o fato de que, uma mensagem enviada pelo capito de um dos submarinos de guerra interceptada, pde ser decifrada apenas em maro de 2006 com a ajuda de mais de 5000 computadores trabalhando em conjunto. Para tanto, iremos dividir o estudo da Histria da Criptografia em trs pocas, sendo elas, a Histria Antiga, Histria Medieval e Histria Moderna. 1.1.1 Histria Antiga Couto explica que cerca de 1900 a.C, todas as construes precisavam estar documentadas atravs de entalhes em blocos de argila. Por se tratar de uma documentao, estes blocos eram bastante grandes e no poderiam ser dobrados para ter seu tamanho reduzido. Acredita-se, desde ento, que os entalhadores (escribas) que trabalhavam para os faras tiveram a idia de substituir palavras ou trechos de texto a serem entalhados com o objetivo de diminuir o tamanho dos blocos de argila, alm de manter em segredo a informao de onde estariam guardados os tesouros do fara. J em 1500 a.C na Mesopotmia os primeiros registros de uso da criptografia encontrados em frmulas para fazer esmaltes de cermica. Esta frmula estava entalhada em tabletes de argila e foi encontrada s margens do Rio Tigre. Neste mesmo perodo podem ser encontrados os primeiros sinais de utilizao da esteganografia, que a arte da escrita

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escondida. Enquanto a criptografia trata de esconder o sentido das mensagens, a esteganografia trata de esconder a existncia dessas mensagens. 300 a.C o filsofo e gemetra grego de nome Eraststenes que ficou conhecido por calcular com preciso o dimetro da Terra, cria um mtodo para identificao dos nmeros primos, o qual foi batizado de Crivo de Eraststenes. 50 a.C ocorreu o surgimento da Cifra de Cesar, a qual consistia em substituir as letras de uma mensagem pela letra correspondente ao deslocamento do alfabeto em trs posies. A letra A era substituda pela letra D, a letra B, substituda pela letra E e assim por diante. 1.1.2 Histria Medieval Foram encontrados indcios de cdigos muito interessantes do perodo da histria medieval, mesmo tendo sido considerada esta a Idade das Trevas. O perodo de Histria Medieval ou Histria Mdia iniciou em 476, com a queda do Imprio Romano e se estendeu at 1453, com a queda da Constantinopla. Por volta de 79 d.C., antecedente Idade Mdia, foi utilizado a Frmula Sator ou quadrado latino, encontrados em um amuleto de bronze e uma coluna na cidade de Pompia, encontrados na sia e datados do sculo V a.C. Nestes dois objetos foi encontrado o Palndromo rotas arepo tenet opera sator, que o anagrama mais famoso da histria. Em 200 d.C surgiu o trabalho que mostrava detalhadamente como misturar poes especiais, chamado de Papiro de Leiden. Nos momentos mais importantes da confeco das poes, era possvel encontrar textos cifrados. Uma das receitas acredita-se, que era o filtro do amor. No ano de 400 d.C pode ser encontrada a criptografia no livro Kama-Sutra de Vatsayana como partes integrantes das 64 artes que as pessoas devem conhecer e praticar. A arte de saber escrever em cifras e escrever palavras de forma peculiar, alm de falar mudando as formas das palavras, conhecido como criptofonia. Entre os anos 718 e 786 teve surgimento o livro Kitab al Muamma do rabe AlKhalil, escrito em grego contendo assuntos sobre a criptografia. A obra foi escrita originalmente para o Imperador Bizantino. O autor ficou famoso por decifrar um criptograma que baseado no incio do texto original, o qual foi supostamente a frase Em nome de Deus.

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Este mtodo conhecido como Mtodo da Palavra Provvel, o qual passou a ser utilizado como padro para decifrar as mensagens Enigma no perodo da Segunda Guerra Mundial. Por volta de 1187 a 1229 foi apresentado pela primeira vez na histria, o livro Explicaes Claras Para a Soluo de Mensagens Secretas, escrito pelo rabe Ibn Dunainir explicando as Cifras Algbricas, que consiste em substituir letras por nmeros atravs de clculos aritmticos. 1.1.3 Histria Moderna Couto explica que no ano de 1518 Johannes Trithemius escreve o primeiro livro impresso sobre criptologia. Trithemius o criador da cifra esteganogrfica, onde cada letra representada como uma palavra obtida a partir de uma sucesso de colunas. No ano de 1533 o alemo Heinrich Cornelius Agrippa Von Nettelsheim descreve sua cifra de substituio monoalfabtica, conhecida hoje como Cifra de Pig Pen, que significa Porco no chiqueiro, onde cada letra associada a um porco e alocada em sua casa, que seria o chiqueiro. No ano de 1550 Girolamo Cardono, inventor do primeiro procedimento com autochave, publicou sua obra chamada De Subtilitate libri XXI, que consiste em uma folha de material rgido contendo aberturas retangulares, onde so escritas as mensagens. Escrita a mensagem, basta retirar a folha e preencher os espaos com outros caracteres. Para que o receptor possa ler o contedo da mensagem, basta utilizar o mesmo tipo de folha, com as mesmas aberturas retangulares. No ano de 1551 o matemtico e astrlogo ingls John Dee foi reconhecido por seu trabalho com o chamado Alfabeto Enoquiano tambm conhecido como Linguagem angelical e tambm por suas idias. Em 1585 Blaise de Vigenre apresenta os primeiros sistemas autnticos de texto puro e texto cifrado com autochave em seu livro sobre cifras. 1.2 Conceitos Agora que apresentamos um pouco da histria da criptografia, vamos explanar os termos envolvidos com esta tcnica, permitindo ao aluno entender o contedo que estar disponvel na ferramenta.

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Schneier (1996) descreve os termos relacionados tcnica de criptografia da seguinte forma: uma mensagem de texto puro denominada plaintext ou cleartext. O processo de transformar a mensagem de texto puro em uma mensagem com texto de contedo oculto chamado de Encriptar ou Cifrar. A mensagem encriptada denominada ciphertext ou Criptografada. O processo de tornar a mensagem encriptada em texto puro novamente denominado Decriptografar ou Decifrar. A figura 1.1 ilustra o processo de envio de uma mensagem at o destinatrio, descrevendo cada etapa citada acima.

Figura 1.1: Terminologias. Fonte: O autor.

1.2.1 Invasor O invasor o indivduo que tenta roubar informaes dos usurios que possuem seus sistemas desprotegidos, utilizando vrias tcnicas de invaso. Alm de roubar informaes, os invasores podem fazer-se passar por outras pessoas, desativar sites que esto em pleno funcionamento, deixar sistemas lentos e at mesmo impedir a compra de produtos atravs de sites de compras on-line. Cheswick explica que o objetivo real de um invasor recuperar o texto puro, ou ento, pelo menos recuperar a chave que foi utilizada para efetuar a criptografia, tendo acesso dessa forma mensagem original. Explica ainda que seja admissvel que o mtodo de criptografia seja facilmente conhecido atravs da engenharia reversa, porm, o grande segredo est na chave utilizada, e esta que dever estar muito bem protegida. 1.2.2 Criptoanlise O conceito Anlise Criptogrfica designado para o estudo sobre a quebra de sistemas criptogrficos. O termo Criptoanlise, segundo Dover, utilizado para definir a anlise e soluo das cifras, sem considerar o cdigo utilizado para criptografar tal informao. J Dubois (2001) destaca que Criptoanlise o estudo das cifras cujo cdigo desconhecido.

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Ao contrrio, Haykin (2004) define Criptoanlise como todo o processo necessrio para encontrar a chave secreta, conhecendo-se o criptograma (texto cifrado) e probabilidades de vrios textos normais e chaves. Titel afirma que Criptoanlise o termo utilizado para a quebra dos cdigos de criptografia aplicados s mensagens. Geus (2007) apia a teoria de que o termo Criptoanlise a cincia de recuperar a informao cifrada, sem que se tenha acesso chave de criptografia, de forma a obter a mensagem original, ou a prpria chave de criptografia. 1.2.3 Criptanalista O termo Criptanalista bastante semelhante ao invasor, pois este se refere ao indivduo que procura as fraquezas dos algoritmos. O Criptanalista utiliza seu conhecimento, alm de outras ferramentas, para quebrar algoritmos mais rapidamente, pois, todos podem ser quebrados de alguma forma. Os melhores algoritmos so simplesmente os que demoram mais tempo para serem quebrados. 1.2.4 Criptgrafo O termo Criptgrafo utilizado para identificar o indivduo que desenvolve sistemas de criptografia. O Criptgrafo deve conhecer as falhas de seu sistema, pois os invasores ao descobrirem tais falhas, no revelaro de forma fcil, visto que uma porta de entrada garantida para roubo de informaes. Segundo Chomsky (2006), a Teoria das Representaes Semnticas Inatas defende, alm da teoria de que existem representaes semnticas na mente/crebro, defende a teoria de que a mente um Criptgrafo:a mente pensa seus pensamentos em mentals, codifica-os no local da linguagem natural e, ento, transmite-os a um ouvinte que tem um Criptgrafo em sua cabea tambm, claro, que logo aps continua a decodificar a mensagem (CHOMSKY)

1.2.5 Criptografia Segundo Menezes (1997), Criptografia o estudo de tcnicas matemticas relacionadas aos aspectos de segurana da informao, como confiabilidade, integridade dos dados, autenticao de entidade e autenticao de origem. O termo Criptografia possui origem grega, onde Kripts quer dizer escondido e Graphos quer dizer escrita. Dessa forma, podemos definir a palavra criptografia como escrita

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escondida ou escrita oculta. Criptografia ento a arte de escrever em cifras ou em cdigos de forma a permitir que apenas o destinatrio a compreenda. Titel explica criptografia como sendo um mtodo que impede que as pessoas no autorizadas tenham acesso s informaes que esto sendo repassadas para outros usurios. Utilizando-se hashing para a codificao das mensagens possvel ocultar estas informaes. Coulouris (2007) define criptografia como a cincia de manter as informaes em sigilo. Clementino (2007) afirma que na era dos Computadores, criptografia e intimidade esto extremamente relacionadas, pois criptografia trata-se de um conjunto de funes que visam garantir o sigilo das informaes, utilizando um padro de normas especiais de uma cifra ou cdigo. Carmona (2005) define criptografia como encapsulamento de dados considerados sensveis em arquivos, onde apenas quem possui o cdigo ou chave de acesso corretos, poder estar efetuando a abertura dos mesmos. 1.2.6 Criptovirus Segundo Young (2004), Criptovirus o termo utilizado para os vrus de computadores que utilizam chaves pblicas em suas execues nos comutadores das vtimas. O grande diferencial do Criptovirus que ao se instalar no computador da vtima, o mesmo criptografa os arquivos do usurio com a criptografia padro RSA e a chave pblica repassada ao usurio apenas mediante pagamento de um valor determinado pelo criador do vrus. Caso a vtima no tenha backup de suas informaes e precise dos arquivos, ele dever efetuar o pagamento para poder ter acesso s informaes. Dessa forma, o criador do vrus pode distribuir livremente a chave pblica, pois a chave privada permanece somente sob seu conhecimento. 1.2.7 Criptovirologia Criptovirologia, segundo Young, o termo utilizado para definir a anlise e utilizao dos criptovirus. Esse estudo busca, atravs da chave pblica, encontrar as diferenas entre o arquivo original e o arquivo escrito por ele mesmo. 1.2.8 Chave de Criptografia

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Segundo Carvalho, a chave uma informao que serve de cdigo para que as informaes sejam criptografadas e decriptografadas. O processo de criptografia deve ser executado de forma fcil para quem possui o conhecimento da chave utilizada e deve ser considerado impossvel de descobrir por quem no conhece esta chave. O conceito de Chave para o mundo da tecnologia consiste em definir que, apenas quem possui o conhecimento de tal chave poder decifrar dados criptografados com a mesma. Utilizando analogias para explicar, como se fosse a chave da porta de casa, onde apenas quem possui acesso chave conseguir abrir a porta. Caso no possua, a porta no pode ser aberta. Na rea de Tecnologia, o conceito utilizado o mesmo. Somente aquele que possuir o conhecimento da chave correta para decriptografar informaes que poder faz-lo. Segundo Tittel, o nvel de segurana na criptografia baseado em Chave depender do comprimento da chave utilizada. Caso sejam utilizados apenas nmeros decimais, uma chave com dois dgitos ter apenas 100 combinaes possveis para que seu contedo seja descoberto. Aumentando para trs dgitos, sero necessrias 1000 combinaes para que o contedo seja descoberto. Da mesma forma que existem as chaves, existe tcnicas para aplicao da criptografia, onde, por exemplo, dados que foram criptografados utilizando o algoritmo Triple DES no podero ser decriptografados utilizando-se o algoritmo Advanced Encryption Standard (AES), mesmo que a chave utilizada seja conhecida pelo invasor. As chaves podem ser denominadas como Chave Pblica, Chave Privada, Chave Simtrica e Chave Assimtrica. 1.2.8.1 Chave Pblica Para Chave Publica pode ser atribudo o conceito de uma chave de livre distribuio, a qual pode ser enviada para qualquer indivduo. De nada adianta ter uma chave pblica se no conhecida a chave privada. A composio de ambas as chaves que possibilita o descobrimento da mensagem oculta. Tittel explica que quando o remetente estiver pronto para enviar uma mensagem ao destinatrio, o mesmo criptografa os pacotes utilizando uma chave privada, na qual somente ele possui acesso. A mensagem transmitida atravs do canal de comunicao existente. Esta forma de criptografia gera dois pares de chaves, das quais, apenas uma conhecida pelos

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elementos envolvidos. O mesmo clculo matemtico efetuado para a criao da chave do remetente aplicado no lado do destinatrio ao receber a mensagem, sendo necessria a combinao das duas chaves envolvidas para que a mensagem possa ser efetivamente convertida para texto puro. Sem o conhecimento das duas chaves, no possvel descobrir qual est faltando para fazer a composio completa da formula. Este esquema criado por Diffie e Hellman no procura proteger o meio de comunicao, mas sim, os dados que so trafegados, tornando os mesmos ilegveis para os possveis interceptadores da mensagem. 1.2.8.2 Chave Privada A chave privada o ponto mais importante da criptografia, pois esta chave privada a responsvel por garantir o completo sigilo das informaes. Sem a chave privada, no possvel decriptografar a mensagem. 1.2.8.3 Chave Simtrica A Criptografia de Chave Simtrica caracterizada pelo fato de que a mesma chave utilizada para criptografar uma mensagem ser utilizada para decriptografar. Desta forma, caso a mensagem seja interceptada durante o envio, o interceptador poder facilmente obter o acesso ao contedo da mensagem. Geus destaca como caractersticas do algoritmo de chave simtrica a velocidade de execuo do algoritmo, porm, no se faz possvel a aplicao de certificados e assinaturas digitais. Alm disso, deve ser distribuda atravs de um meio de comunicao seguro, a chave gerada para o usurio. Cheswick (2005) afirma que na Criptografia de Chave Simtrica, tambm conhecida como Criptografia de Chave Secreta existe apenas uma chave para a operao de encriptao e decriptao. 1.2.8.4 Chave Assimtrica Segundo Stallings (2006), Diffie e Hellman foram os pioneiros da Criptografia Assimtrica. Eles desenvolveram um algoritmo onde possvel utilizar uma chave pblica e uma chave privada. No possvel efetuar a leitura da mensagem criptografada sem o conhecimento da chave privada, dessa forma uma mensagem ao ser interceptada estar menos voltil quebra de sua criptografia.

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A Criptografia Assimtrica consiste em utilizar duas chaves distintas para efetuar a criptografia e decriptografia das informaes. No final da dcada de 70 foi desenvolvido o mtodo da criptografia assimtrica e a tecnologia de chaves pblica e privada. Voc encriptava com a chave pblica do destinatrio e somente ele poderia desencriptar utilizando a sua chave privada, e tambm haveria como saber com certeza absoluta se a pessoa que mandou a mensagem era realmente quem dizia ser (ASSUNO, 2002). Este mtodo consiste em gerar uma chave privada que conhecida apenas por um indivduo especfico e uma chave pblica que pode ser amplamente distribuda. Ao enviar a chave pblica, as aplicaes podem efetuar a criptografia dos dados utilizando esta chave, a qual pode ser decriptografada apenas com o conhecimento da chave privada. O transporte destas informaes ocorre por meio de certificados. Este certificado garante que a mensagem recebida foi realmente enviada pelo usurio que afirma t-la enviado. 1.2.9 Tabelas Hash Goodrich explica que um dicionrio de dados semelhante a um dicionrio de palavras, onde os mesmos so utilizados para encontrar e organizar as palavras. O dicionrio de dados utilizado para associar chaves a elementos, onde se torna possvel efetuar a incluso e remoo de registros deste dicionrio, alm de efetuar a consulta dos itens alocados neste dicionrio atravs de suas chaves. As tabelas Hash so compostas por dois elementos, sendo um deles denominado Bucket e outro elemento as funes de Hash. O elemento Bucket pode ser considerado com um repositrio de chaves e elementos. Para uma tabela Hash, armazena um arranjo A de tamanho N, onde A o prprio Bucket e N a capacidade do arranjo. J o elemento Funes Hash mapeia cada chave em um inteiro, criando dessa forma o cdigo Hash. Este cdigo Hash ento o endereamento dos elementos contidos no bucket. Carmona define Hash como um mtodo cuja caracterstica principal no permitir a duplicidade de dados, alm de transformar os dados de tal forma que o resultado ser sempre exclusivo, sendo impossvel retorn-lo ao formato original.

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1.2.10 Esteganografia Johnson define esteganografia como uma forma de proteger informaes, assim como na criptografia, pois alm de criptografar uma mensagem, a mesma camuflada, sendo acrescentada em meios de transmisso aparentemente puros. A mensagem criptografada pode ser transferida atravs de meios, como por exemplo, fotos de jornal onde so posteriormente escaneadas e seu contedo revelado, ou ento, atravs do meio digital como em correio eletrnico, arquivos de udio, vdeo, espaos disponveis em disco, parties e tambm imagens. O mtodo da esteganografia consiste em esconder a mensagem criptografada em bits no utilizados de imagens, arquivos texto, arquivos de udio e vdeo, alm de poder adicionar em parties do disco rgido, adicionada a pacotes a serem transferidos pela rede e cdigos fonte de softwares. No caso de insero de mensagens em imagens, pode ser utilizado o bit menos significante da imagem para efetuar o armazenamento dos dados. Dessa forma, a imagem ser normalmente visualizada a olhos nus, sendo necessria uma ferramenta de anlise da imagem para detectar a alterao dos bits. Depois de identificado o contedo nesta imagem, a mensagem dever ser ainda decriptografada, demandando maior tempo para decifrar a mensagem. 1.2.11 Enigma Segundo Pacitti (2003), a mquina Enigma teve seu surgimento no perodo da Segunda Guerra Mundial, onde os alemes criptografavam suas mensagens utilizando esta mquina e transmitiam atravs do rdio. O que os alemes no sabiam, era que a Inglaterra j estava utilizando a mquina denominada Colossus para decifrar suas mensagens. Couto explica que a mquina cifradora Enigma era muito semelhante a uma mquina de escrever, onde ao digitar as letras engrenagens de lato se movimentavam e transformavam o texto puro em texto completamente sem sentido. Apenas quem possusse a mquina enigma com a mesma calibragem que poderia estar decifrando a mensagem enviada. Segundo ele, a mquina Enigma teve seu inicio de utilizao comercialmente em 1920, no somente por parte dos nazistas, mas tambm, por vrios outros governos. Nesta poca existiam vrios modelos da Mquina Cifradora Enigma, sendo o modelo conhecido como Wehrmacht Enigma o mais discutido por ter sido usado pelos aliados para decifrar as

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mensagens interceptadas, antecipando, segundo os historiadores, o fim da Guerra em pelo menos um ano. Assim como outros sistemas rotores, a Enigma combinava sistemas mecnicos e eltricos, onde a parte mecnica consistia em um teclado em conjunto com discos rotativos, chamados rotores, dispostos em fila e que avanam ao pressionar uma tecla e o circuito eltrico responsvel pela gerao da luz com a letra correspondente letra pressionada aps a cifragem. Ao ser pressionado, o teclado aciona as conexes para cmbio de codificao, que por sua vez aciona os rotores, o rotor espelho, os rotores pela ordem inversa e finalmente a placa de luzes, ativando ao final a luz com a letra codificada. A mquina cifradora Enigma era composta por um teclado com 26 letras, um quadro com 26 lmpadas, um dispositivo chamado scrambler composto por trs rotores e um quadro com cavilhas denominado steckerboard. A partir de 1941 a marinha alem passou a utilizar a mquina Enigma com quatro rotores (M4), sendo ainda mais complexa do que a conhecida com trs rotores (M3). Na figura 1.2 pode ser visualizada a Mquina Cifradora Enigma.

Figura 1.2: Mquina Cifradora Enigma. Fonte: Wikipdia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Enigma.jpg)

A figura 1.3 ilustra os trs rotores contidos na Mquina Cifradora Enigma.

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Figura 1.3: Rotores da Mquina Cifradora Enigma. Fonte: Wikipdia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Enigma_rotor_set.png)

1.2.12 Assinaturas Digitais Titel define Assinatura Digital como uma tcnica para informar ao destinatrio que realmente quem enviou a mensagem foi o remetente que se diz ser. Exemplificando melhor, poderia ser enviada uma carta com assinatura do Papai Noel, porm, quem iria garantir que realmente veio dele? Titel explica ento que no caso das assinaturas digitais, a mensagem criptografada utilizando-se a chave privada e apenas o destinatrio que possui a chave pblica poder efetuar a decriptao da mensagem, confirmando dessa forma que o remetente realmente quem ele diz ser. Um protocolo muito utilizado para a autenticao de assinaturas digitais o Kerberos, cujo nome vem da mitologia grega para um cachorro com trs cabeas que ficava guardando a entrada do Hades. 1.3 Mtodos e Aplicaes da Criptografia Neste item sero relacionados alguns mtodos e aplicaes da criptografia, relacionados aos contedos pesquisados nos tpicos anteriores. 1.3.1 Criptografia Simtrica Agora que conhecemos o conceito de Criptografia Simtrica, vamos explanar algumas tcnicas de utilizao desta criptografia. 1.3.1.1 SubstituioAs escritas cifradas simples, com substituio de letras em um nico passo, predominaram na criptologia europia desde a era romana at o sculo XV. E ento surgiu rapidamente na Europa uma srie de avanos que no s transformaram a criptologia, mas lanaram as bases para o desenvolvimento da estatstica e dos computadores. Todos esses avanos fundamentaram-se no sbito aparecimento do disco cifrador atribudo ao primeiro dos grandes homens da Renascena, Leon Battista Alberti (1404-1472), conhecido por esse motivo como o pai da criptologia. Com essa inveno, escreve Kahn, o Ocidente, que at este ponto

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tinha igualado, mas nunca superado o Oriente na criptologia, tomou uma dianteira que nunca mais perderia. (SATINOVER, 1997)

Alberti criou dois discos de placas de cobre, onde a circunferncia de um dos discos era maior do que a circunferncia do outro. Dessa forma, no disco maior Alberti escreveu de forma circular de 24 letras e nmeros diferentes, possibilitando assim a combinao dos discos de 24 maneiras distintas. Bastava apenas Alberti enviar a informao das letras que deveriam ser combinadas para que a mensagem fosse decodificada e transformada em texto puro novamente. Mesmo com esta inveno, o mtodo de criptografia permanecia como substituio, porm, ao escrever algumas palavras Alberti girava novamente o disco, podendo, dessa forma, uma mesma palavra estar escrita de vrias formas, tornando um eficiente mtodo de substituio polialfabtica. A figura 1.4 ilustra o disco de Alberti.

Figura 1.4: Disco cifrador criado por Alberti Fonte: A verdade por trs do cdigo da bblia. Pgina 109

Segundo SMITH (1955), a maioria dos criptogramas cientficos foi originada pelos Gregos, os quais utilizavam freqentemente figuras geomtricas para suas aplicaes. Um dos mtodos conhecidos de substituio a criao de um quadrado contendo as letras do alfabeto. Para cada letra escolhida, era representada atravs do nmero referente linha e do nmero referente coluna. Por exemplo, a letra C era representada por 31. A letra H era representada por 32. A letra I representava ao mesmo tempo seu valor e tambm a letra J.

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Tabela 1.1: Tabela de substituio 2 3 1 A B 2 F G 3 L M 4 Q R 5 V W

5 C H N S X

4 D I O T Y

1 E K P U Z

Fonte: Cryptography. The Science of Secret Writing. Pagina 65.

J segundo SCHNEIER, o mtodo mais simples de criptografia por substituio o mtodo onde cada caractere do texto puro substitudo por outro caractere, o qual ter como resultado a palavra criptografada. Para decriptografar a mensagem, basta substituir novamente as letras alteradas pelas letras originais, obtendo acesso, dessa forma, mensagem original. Podem ser utilizados trs mtodos para efetuar a criptografia por substituio: Substituio Simples ou Substituio Monoalfabtica, onde cada caractere substitudo por uma letra correspondente na mensagem cifrada. Substituio Polialfabtica quando mais de um caractere substitudo por outros caracteres. Substituio Poligrmica, onde blocos de caracteres so substitudos por outros blocos de caracteres. 1.3.1.2 Cifra de Csar Discutivelmente, o esquema de criptografia mais antigo a Cifra de Cesar, que recebeu esse nome em homenagem a Jlio Cesar, que usou este esquema para proteger importantes mensagens militares (todas as mensagens de Csar eram escritas em Latim, naturalmente, o que as tornava incompreensveis para a maioria das pessoas). A Cifra de Cesar uma maneira simples de confundir uma mensagem escrita em linguagem que forma palavras a partir de um alfabeto. (GOODRICH, 1899. Pag. 112) A Cifra de Cesar consiste em deslocar as letras do alfabeto em trs posies. Ou seja, substituir a letra A pela letra D, a letra B pela letra E. Ao chegar letra X, a letra a substituir volta para o incio do alfabeto, sendo utilizada ento, a letra A. A letra Y substituda pela letra B e finalmente, a letra Z substituda pela letra C, concluindo a rotao em todo o alfabeto.

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Tabela 1.2: Posio de letras para Cifra de Csar. 1 Linha A B C D E F EncriptadoFonte: O autor.

G J

H K

I L

J M

K N

L O

M P

D

E

F

G

H

I

Tabela 1.3: Continuao posio de letras para Cifra de Cesar. 1 Linha N O P Q R S T U EncriptadoFonte: O autor.

V Y

W Z

X A

Y B

Z C

Q

R

S

T

U

V

W

X

Utilizando esta tabela como base e aplicando a Cifra de Csar, a palavra BRAMBILLA criptografada ficaria EUDPELOOD. A linha referente 1 linha a palavra que deseja criptografar. Basta substitu-la pela letra referente linha Encriptado e ser gerada a nova palavra. A segunda linha, nada mais do que o alfabeto com algumas posies deslocadas. Este deslocamento, obviamente, deve ser previamente combinado entre ambas as partes atravs de um meio seguro. Neste exemplo, o deslocamento de 3 posies, sendo, conseqentemente, a chave de criptografia igual a 3. 1.3.1.3 Cifra de Vigenre Em 1586, o francs Blaise de Vigenre baseado em Alberti e Trithemius lanou seu livro de criptologia descrevendo detalhadamente sua cifra de substituio polialfabtica utilizando palavras chaves, o que ficou conhecido como Carreiras de Vigenre. Segundo Salomon (2005), Vigenre criou a mais importante extenso do algoritmo criado por Trithemius para a Substituio Polialfabtica de mensagens, onde o mesmo utilizando-se do mesmo mtodo aplicou o conceito de chave. A tabela 1.4 representa um exemplo das carreiras de Vigenre ilustrando a forma como os caracteres eram distribudos no quadro.

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Tabela 1.4: Carreiras de Vigenre. Texto Puro 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V WX Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y

Fonte: Cryptography. The Science of Secret Writing. Pgina 71.

Utilizando as Carreiras de Vigenre, aps um perodo longo de trabalho acabava tornando-se comum a existncia de erros devido dificuldade de visualizao das letras. Na coluna superior horizontal esto disponveis as letras do texto puro. Atravs de uma chave a ser utilizada, encontra-se a primeira letra da chave na coluna vertical esquerda e a letra desta interseco a letra correspondente, criptografada. Vamos exemplificar criptografando a palavra cifra utilizando a chave texto. Ao encontrar a letra c (primeira letra a ser cifrada) na coluna superior, busque a letra t (primeira letra da chave) e a interseco das mesmas ser a letra criptografada, que neste caso, a letra v. A letra i deve ser encontrada na coluna superior e na coluna esquerda vertical a letra e, resultando na letra m, e assim por diante. O resultado da palavra cifra aps aplicar as Carreiras de Vigenre vmcko.

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Utilizando as tabelas encontradas como modelos para as Carreiras de Vigenre, foi criada a tabela 1.5 para demonstrar o exemplo: Tabela 1.5: Exemplo de aplicao da Carreira de Vigenre. Texto puro C I Chave Deslocamento ResultadoFonte: O autor.

F X 23 C

R T 19 K

A O 14 O

T 19 V

E 4 M

Salomon explica que a Cifra de Vigenre fcil de ser quebrada devido ao fato de que, as letras do texto puro, ficam na parte superior da tabela, sendo possvel efetuar as combinaes necessrias para decriptografar a mensagem utilizando-se apenas 26 linhas com as possveis combinaes. 1.3.1.4 Rgua de Saint-Cyr Situada na cidade de Saint-Cyr, a academia militar francesa, entre 1880 e incio do sculo XX deu origem a este instrumento que se destinava a instruir os estudantes de criptologia. Auguste Kerckhoff, holands reconhecido no mundo no mundo da criptologia foi quem batizou esta rgua com o nome da cidade. A rgua permite a substituio monoalfabtica de letras apenas colocando uma tira com dois alfabetos seguidos deslizando sobre uma tira mais larga, contendo apenas um alfabeto ordenado e utilizando-se a palavra chave como ponto para deslocamento da rgua. A figura 1.5 demonstra a rgua de Saint-Cyr.

Figura 1.5: Rgua de Saint-CyrFonte: Criptografia NumaBoa

1.3.1.5 Transposio Diferentemente da Cifra de Substituio que altera as letras originais da mensagem por outras letras, a Cifra de Transposio mantm os mesmos caracteres originais, porm, alterando a sua ordem de apresentao.

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Para que isto seja possvel, deve ser escolhida uma palavra chave com caracteres no repetitivos e disposta esta palavra em colunas de uma grade de dados. Supondo que a palavra chave escolhida seja cesar, a tabela ficaria da seguinte forma. A tabela 1.6 distribui em uma grade a chave que ser utilizada para criptografar a palavra. Tabela 1.6: Chave para cifra de Transposio. C E SFonte: O autor.

A

R

Depois de adicionada a palavra chave na grade, colocam-se nmeros seqenciais, seguindo a ordem alfabtica de cada letra, conforme tabela 1.7: Tabela 1.7: Ordenao da chave seguindo ordem alfabtica. C E S A 2Fonte: O autor.

R 4

3

5

1

Utilizando a chave cesar e seguindo a ordem alfabtica, ficaria acers: O prximo passo ento a distribuio da mensagem que desejamos aplicar a transposio nas linhas abaixo da numerao, respeitando o limite de colunas disponveis. Como exemplo, vamos efetuar a transposio da mensagem fomosdescobertos. Tabela 1.8: Tabela com a mensagem a ser transposta. C E S 2 F D B SFonte: O autor.

A 1 O C T Q

R 4 S O O T

3 O E E X

5 M S R P

Aps a distribuio da mensagem nas devidas colunas, complementamos as colunas restantes com letras aleatrias para confundir o interceptador. O prximo passo utilizar todas as letras das colunas, seguindo a numerao em ordem crescente e adicion-las em uma linha apenas. Aps aplicarmos o mtodo de transposio, o resultado da mensagem seria OCTQFDBSOEEXSOOTMSRP.

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Para efetuar a quebra deste tipo de criptografia, o interceptador dever conhecer a palavra chave para definio da quantidade de colunas e tambm da ordem da distribuio das letras, dificultando o entendimento da mensagem capturada. (Redes de computadores, P. 219) Outra forma de aplicar a transposio sem a utilizao da palavra chave, distribuindo a mensagem em colunas. Sempre que for atingido um determinado nmero de linhas, a mensagem continuada na prxima coluna. Seguindo o exemplo da mensagem Fomos descobertos e o nmero mximo de 3 linhas, teramos a tabela 1.9: Tabela 1.9: Tabela de Transposio sem palavra chave. F O E O O MFonte: O autor.

R T O

S X E

S D

S C

B E

Os ltimos caracteres do quadro no fazem parte da mensagem, porm, foram adicionados aleatoriamente para complementar o quadro e confundir o interceptador. A mensagem criptografada ento poder ser lida a cada linha, ficando da seguinte forma: FOEORSOSSBTXMDCEOE. Aps a aplicao deste mtodo e destas transposies, temos a mensagem cifrada, pronta para ser enviada ao destinatrio com o mesmo risco de interceptao das demais, porm, com um menor risco de visualizao do contedo. 1.3.1.6 Data Encryption Standard (DES) Segundo Terada (2000), o algoritmo DES o mais utilizado internacionalmente ainda hoje, e foi um avano cientifico significativo no sentido de ter sido o primeiro algoritmo de criptografia cujo conhecimento do cdigo se tornou publico: at ento todos os algoritmos eram secretos. Ou seja, a segurana do DES no se baseia no conhecimento do algoritmo, mas no conhecimento da chave secreta. Foi projetado pela IBM e publicado pelo National Bureau of Standards NBS em 1977 para ser adotado como padro nos EUA para informaes comerciais. Tendo seu inicio de desenvolvimento na dcada de 1960 por Horst Feistel, o algoritmo denominado LUCIFER foi o projeto que teve seu desenvolvimento concludo em 1971. O projeto Lucifer possuia criptografia com blocos de 64-bits utilizando uma chave de 128 bits. Com base neste projeto, foi iniciado um projeto para desenvolvimento de uma cifra com blocos de 64-bits, porm utilizando uma chave de 56-bits, tornando-se o padro DES.

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O Padro de Criptografia de Dados (DES Data Encryption Standard) foi uma cifra desenvolvida pela IBM que foi adotada pelo governo dos Estados Unidos em janeiro de 1977, para as informaes no-classificadas. Esse padro tambm foi bastante usado por empresas e organizaes pblicas e governamentais. O conceito contido no DES que o texto original criptografado por substituio em blocos de 64 bits e parametrizado por uma chave de 64 bits, dos quais apenas 56 so realmente utilizados na chave.

Com o passar do tempo, este padro de criptografia deixou de ser seguro, sendo necessrio melhorar o mtodo implementado. Dessa forma foi criado o Encadeamento DES, onde o mesmo adiciona um bloco do texto original na seqencia de dados criptografados. Aps efetuar esta adio, aplicada a criptografia sobre a mensagem por completo. 1.3.1.7 Advanced Encryption Standard (AES) O Advanced Encryption Standard que chamaremos de AES, , segundo Cheswick, o sucessor do DES. Embora o DES no seja mais considerado como suficientemente forte, seus mtodos so amplamente utilizados e recomendados. O AES surgiu em 2002 quando Daemen e Jijmen adicionaram o modo contador, que foi aprovado para o AES. O AES mapeia blocos de texto puro em blocos de texto cifrado e blocos de texto cifrado em texto puro, sendo conhecida como cifra de bloco. O que alterado no padro AES que pode utilizar blocos de diferentes tamanhos, podendo ser de 128, 196 e 256 bits, sendo considerado como bloco padro o de 128 bits. As chaves a serem utilizadas tambm podem variar de acordo com esses tamanhos de blocos. No AES, a criptografia realizada mediante a transformao da mensagem de texto puro com 10, 12 ou 14 etapas via substituio e transformao, podendo variar a quantidade de etapas de acordo com o tamanho da chave. Para cada etapa, so aplicadas quatro operaes, onde, a primeira consiste em uma caixa de substituio (S-Box) de tamanho 8 X 8 em cada byte, a segunda e terceira operaes para deslocamento de linhas e substituio de colunas em array e a quarta operao, onde os bits da chave so combinados com os dados. Aps essas quatro operaes, os dados so enviados para serem embaralhados. O processo de decifragem da mensagem o mesmo que o de cifragem, alterando apenas as tabelas e polinmios utilizados.

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1.3.1.8 IDEA O algoritmo IDEA (International Data Encryption Algorithm) foi criado em 1991 por Xuejia Lai e James Massey com o nome IPES. Atualmente este algoritmo usado em sistemas de criptografia, como por exemplo, o PGP (Pretty Good Privacy), que bastante utilizado para segurana de dados trafegados na internet e e-mails. O IDEA utiliza blocos de 64-bits como o DES, no entanto, cada bloco dividido internamente em 4 blocos de 16-bits utilizando-se uma chave de 128 bits. 1.3.2 Criptografia Assimtrica Segundo Tittel (2003), assim como outros algoritmos de chave assimtrica, o RSA (Rivest Shamir Adleman) indiscutivelmente mais lento do que algoritmos de chave simtrica. Isso se deve ao fato de que o tamanho das chaves utilizadas pode variar entre 512, 768, 1024 bits ou mais, elevando o perodo de processamento de encriptao e decriptao das mensagens. O processo de encriptao da mensagem ocorre da seguinte forma: - O algoritmo gera uma chave aleatria para a sesso; - Utilizando-se um mtodo simtrico, a carga til payload criptografada; - A chave de sesso criptografada com o mtodo RSA; - A carga til e a chave de sesso so enviadas ao receptor. 1.3.3 Funes HASH Explicado o conceito de Tabelas Hash, vamos aos exemplos de aplicao das funes de hash em algoritmos como MD5 e SHA. 1.3.3.1 Message Digest 5 Segundo Salomon, Message Digest 5 (abreviada por MD5) uma funo desenvolvida por Ronald Rivest em 1992 com o objetivo de ser rpido (em especial em computadores de 32-bits) e com alto nvel de segurana nas assinaturas digitais das aplicaes. O MD5 recebe uma mensagem de qualquer tamanho e aplica um hash de 128-bits. Por se tratar de uma criptografia mais segura, a mesma possui velocidade de processamento inferior ao MD4. MD5: A vedete do mundo do software livre, o MD5 um algoritmo para obter hash de mensagens e foi desenvolvido por Ron Rivest no MIT. O algoritmo aceita como entrada

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uma mensagem de tamanho arbitrrio e produz como sada 128 bits ( 4 palavras de 32 bits ) que representam seu valor de hash (CARMONA, 2005). 1.3.3.2 Secure Hash Algorithm (SHA) Secure Hash Algorithm, uma Funo de Espalhamento Unidirecional inventada pela NSA. Gera um valor hash de 160 bits, a partir de um tamanho arbitrrio de mensagem. O funcionamento interno do SHA-1 muito parecido com o observado no MD4, indicando que os estudiosos da NSA se basearam no MD4 e fizeram melhorias em sua segurana. De fato, a fraqueza existente em parte no MD5, citada anteriormente, descoberta aps o SHA-1 ter sido proposto, no ocorre nele. Atualmente, no h nenhum ataque de criptoanlise conhecido contra o SHA-1. Mesmo o ataque da fora bruta torna-se impraticvel, devido ao seu valor hash de 160 bits. Porm, no h provas de que, no futuro, algum no possa descobrir como quebrar o SHA-1 (GOMES, 2004). 1.3.4 Esteganografia Conforme visto no conceito de Esteganografia, ela pode ser adicionada a vrios tipos de arquivos e dentre eles, imagens. No caso de aplicao de mensagens em imagens, pode ser feito de vrias formas, porm, sero citadas duas delas. Uma das formas atravs da utilizao do bit menos significativo para o armazenamento da imagem, onde apenas a aparncia da imagem fica mais escura, sem que seja possvel visualizar a olho nu a alterao. A segunda forma atravs da adio do contedo da mensagem no final do arquivo de imagem, utilizando-se um caractere identificador, como, por exemplo, . Para efetuar a leitura da mensagem contida na imagem, basta carregar o mesmo para edio e encontrar o caractere separador, buscando a seqncia posterior ao identificador.

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2. Simuladores e Trabalhos Correlatos na rea de Ensino da Criptografia2.1 Ferramentas encontradas Foram encontrados vrios simuladores para os mtodos de criptografia citados neste trabalho, no entanto, apenas uma ferramenta direcionada ao estudo desta tcnica e esta ferramenta est dividida em dois projetos, denominados Cryptool e JCriptool. Cryptool uma ferramenta de e-learning, fruto de um projeto Open Source que visa disponibilizar um ambiente em que se possam verificar os resultados gerados quando utilizadas as tcnicas de criptografia implementadas na mesma. Esta ferramenta possui dois projetos em desenvolvimento, onde o primeiro est sendo desenvolvido em C#, utilizando-se o ambiente Visual Studio 2008 e tendo sido denominado Criptool. O segundo projeto est sendo desenvolvido na plataforma Java, utilizando o ambiente Eclipse RCP (Eclipse Rich client Platform) e tendo sido denominado JCryptool. 2.2 Funcionalidades existentes Na verso 1.4.30 Beta 3 da Cryptool possvel encontrar simuladores para criptografar e Decriptografar utilizando chaves simtricas, assimtricas e hbridas. A ferramenta permite que sejam visualizados e acompanhados os passos necessrios para a completa aplicao do mtodo escolhido. A ferramenta disponibiliza contedo para a teoria dos nmeros. possvel, atravs da ferramenta, encontrar um jogo educativo denominado Number Shark, o qual visa ensinar crianas de at 10 anos a utilizao de fatorao de nmeros. 2.3 Tipo de licenciamento O licenciamento da ferramenta Cryptool Open Source, onde qualquer desenvolvedor com conhecimentos nas linguagens Java ou C# pode baixar atravs do site o

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cdigo fonte e efetuar as devidas modificaes. Enviando novamente pelo site as alteraes podero ser disponibilizadas em novas verses da ferramenta. 2.4 Desenvolvimento de novas funcionalidades Por se tratar de uma ferramenta Open Source, a Cryptool pode ser amplamente atualizada e totalmente permitida a adio de funcionalidades ferramenta, sendo necessrio apenas o desenvolvedor efetuar o download dos cdigos fonte disponveis no site e criar as funcionalidades de sua escolha. No decorrer da anlise da ferramenta, foram implementadas diversas funcionalidades e disponibilizadas nas verses, porm, nenhuma relacionada traduo para o idioma Portugus. 2.5 Interatividade com o aluno A ferramenta possui interatividade total com o aluno, pois o mesmo pode fornecer todas as informaes necessrias para a simulao do ambiente. O aluno pode visualizar atravs da prpria ferramenta todos os passos necessrios para a completa encriptao das informaes. 2.6 Obter mais informaes sobre a ferramenta A ferramenta pode ser baixada em http://www.cryptool.de, onde estaro disponveis, alm da prpria ferramenta, os cdigos fonte da aplicao. De posse do cdigo fonte possvel alterar a ferramenta de forma que seja adicionado contedo ao atual, aumentando dessa forma a abrangncia da ferramenta. 2.7 Interface Na figura 2.1 pode ser visualizada a interface da ferramenta Cryptool.

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Figura 2.1: Interface da ferramenta Cryptool Fonte: Retirado printscreen da prpria ferramenta em execuo.

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3. Modelagem da FerramentaPara que um projeto possa ser implementado e ter sucesso na sua realizao durante o desenvolvimento, se faz necessria a modelagem da ferramenta, onde ser possvel visualizar todas as caractersticas que o projeto ter. Para que a modelagem possa ser realizada, o primeiro passo a definio dos requisitos do sistema. Neste captulo sero descritos os requisitos funcionais e no-funcionais da ferramenta, alm dos Casos de Uso, Diagrama de atividades, Diagrama de Estados e Diagrama de Seqencia. 3.1 Requisitos Segundo Bezerra, a etapa de Levantamento de Requisitos, tambm conhecida como elicitao de requisitos, a etapa onde sero mapeados todos os problemas que devero ser resolvidos com a implementao da ferramenta proposta. Este o ponto em que desenvolvedor e cliente definem o que ser ou no atendido pela ferramenta. 3.1.1 Funcionais Nos requisitos funcionais devero estar contidas todas as funcionalidades que o sistema estar proporcionando ao utilizador. Com base na anlise efetuada sobre o contedo a ser ministrado e nas simulaes a serem criadas, foram identificados os seguintes requisitos funcionais: - A ferramenta dever ensinar o que criptografia; - A ferramenta dever demonstrar ao aluno a histria da criptografia; - A ferramenta dever dispor de exerccios tericos e prticos para preenchimento; - A ferramenta dever dispor de exemplos para os contedos; - A ferramenta dever armazenar o histrico de preenchimento dos exerccios e permitir ao professor visualizar as estatsticas dos alunos;

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- A ferramenta dever possuir manuteno de usurios; - A ferramenta dever permitir que os usurios sejam desativados; - A ferramenta dever possuir contedo terico para esteganografia; - A ferramenta dever possuir recursos para aplicao de esteganografia de mensagens em imagens; - A ferramenta dever possuir contedo terico para criptografia 3DES; - A ferramenta dever permitir a simulao de criptografia 3DES; - A ferramenta dever armazenar as informaes em banco de dados MSDE; - A ferramenta dever possuir contedo terico para Cifra de Cesar; - A ferramenta dever possuir simulador para a Cifra de Csar; - A ferramenta dever possuir contedo terico para Chave Pblica, Chave Privada, Chave Simtrica e Chave Assimtrica; - A ferramenta dever possuir contedo terico para Criptovirologia, invasor, criptanalista e criptanlise; - O aluno dever efetuar login na ferramenta para sua prpria identificao; - A ferramenta dever possuir um cadastro para usurios, contendo nmero de matrcula, senha, informao sobre o status do usurio (informando se est ativo ou no), nome completo e tipo de usurio, podendo ser administrador, professor ou aluno; - A ferramenta dever possuir recursos para efetuar a impresso de material. 3.1.2 No-funcionais Bezerra define os requisitos no-funcionais como sendo os requisitos que so desejveis no sistema, sem interferir no funcionamento do mesmo. Com base na anlise efetuada, foram definidos os seguintes requisitos nofuncionais: - A ferramenta dever possuir uma tela de boas vindas para o usurio com a opo de no mostrar novamente; - Aps a tela de boas vindas dever ser apresentada uma seqencia de atividades a serem realizadas para a correta simulao dos mtodos propostos;

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- A ferramenta dever possuir imagens ilustrativas para os conceitos e exemplos apresentados; 3.2 Diagrama de Classes Segundo Guedes (2008), o diagrama de classes o diagrama mais importante, pois a partir dele que os demais sero gerados. Nele estaro contidos os atributos e mtodos de cada classe, visualizando de forma estruturada todas as classes envolvidas na ferramenta modelada, alm de apresentar a forma como as classes se relacionam e trocam informaes. Com base na teoria de Guedes, foi desenvolvido o diagrama de classes para o sistema, ilustrado na figura 3.1.

Figura 3.1: Diagrama de Classes da ferramenta Fonte: O autor.

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3.3 Diagrama de Caso de Uso Conforme Guedes (2008), o Diagrama de Casos de Uso procura, atravs de uma linguagem simples, permitir a compreenso do comportamento externo do sistema. Atravs de uma perspectiva do usurio, tenta representar o comportamento de forma a ser entendido por qualquer pessoa. Dentre os diagramas da UML, considerado o mais abstrato, se tornando dessa forma o mais flexvel. O Diagrama de Casos de Uso utilizado, sobretudo, para as etapas de levantamento de requisitos, podendo ser alterado durante o processo de engenharia e servindo como base para a modelagem dos demais diagramas. Seguindo a definio de Guedes, foram definidos os Casos de Uso listados e explicados abaixo: 3.3.1 Caso de Uso Estudo de Conceito No Caso de Uso de Estudo de Conceito, o aluno dever efetuar a leitura do contedo disponibilizado na ferramenta. Descrio Aluno efetuar o estudo dos conceitos disponibilizados na ferramenta. Pr-condio - O aluno dever estar autenticado no sistema. Ator Aluno Fluxo principal Ao do aluno 1 Seleciona no sistema a opo desejada; 3 Efetua o estudo do conceito; 3.3.1.1 Diagrama de Caso de Uso Estudo de Conceito Resposta do Sistema 2 Exibe ao aluno o contedo selecionado

Figura 3.2: Diagrama de Caso de Uso Estudo de Conceito Fonte: O autor.

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3.3.1.2 Diagrama de Seqncia de Estudo de Conceito O diagrama de seqncia de Estudo de Conceito foi criado para ilustrar a troca de mensagens entre as classes do sistema. A figura 3.3 apresenta essa troca de mensagens.

Figura 3.3: Diagrama de Seqncia de Estudo de Conceito Fonte: O autor.

3.3.2 Caso de Uso Visualizao de Exemplos O Caso de Uso de Visualizao de Exemplos se faz necessrio para que o aluno possa, atravs da ferramenta, visualizar os exemplos disponibilizados para o conceito ilustrado. Descrio Aluno visualizar na ferramenta os exemplos relativos ao contedo lido. Pr-condio - O aluno dever estar autenticado no sistema. - O aluno dever ter efetuado a leitura de todo o contedo relativo ao conceito escolhido. Ator Aluno Fluxo principal Ao do aluno 1 Seleciona no sistema a opo desejada; Resposta do Sistema 2 Pesquisa na base de dados os exemplos da atividade solicitada; 3 Exibe ao aluno os exemplos relativos ao contedo selecionado;

4 Visualiza os exemplos apresentados e efetua os questionamentos ao professor, caso existam.

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3.3.2.1 Diagrama de Caso de Uso Visualizao de Exemplos O Caso de Uso Visualizao de Exemplos foi ilustrado na figura 3.4 de forma a representar a solicitao do aluno ao sistema os exemplos disponveis, e estes, buscar os recursos de imagens, textos e/ou vdeos na base de dados, caso no estejam alocados na ferramenta.

Figura 3.4: Diagrama de Caso de Uso Visualizao de Exemplos Fonte: O autor.

3.3.2.2 Diagrama de Seqencia de Visualizao de Exemplos Abaixo est o diagrama de seqncia desenvolvido para a visualizao dos exemplos na ferramenta.

Figura 3.5: Diagrama de Seqncia de Visualizao de Exemplos Fonte: O autor.

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3.3.3 Caso de Uso Execuo Simulador O Caso de Uso para Execuo do Simulador foi desenvolvido para que o aluno possa interagir com o sistema executando as simulaes necessrias para o entendimento das tcnicas aplicadas. Descrio Aluno executar o simulador relativo ao contedo estudado. Pr-condio - O aluno dever estar autenticado no sistema. - O aluno dever ter efetuado a leitura de todo o contedo relativo ao conceito escolhido. - O aluno dever ter visualizado os exemplos. Ator Aluno Fluxo principal Ao do aluno Resposta do Sistema

1 Seleciona no sistema o simulador do 2 Exibe ao aluno o simulador solicitado; contedo estudado; 3 Interage com o simulador;

3.3.3.1 Diagrama de Caso de Uso Execuo Simulador

Figura 3.6: Diagrama de Caso de Uso de Execuo Simulador Fonte: O autor.

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3.3.3.2 Diagrama de Seqencia de Execuo do Simulador

Figura 3.7: Diagrama de Seqncia de Execuo Simulador Fonte: O autor.

3.3.4 Caso de Uso Resoluo Exerccio O Caso de Uso de Resoluo Exerccio se fez necessrio para que o aluno possa preencher os exerccios propostos para o conceito estudado. Descrio Aluno solicitar ao sistema os exerccios do contedo estudado. Pr-condio - O aluno dever estar autenticado no sistema; - O aluno dever ter efetuado a leitura de todo o contedo relativo ao conceito escolhido; - O aluno dever ter visualizado os exemplos e executado o simulador; Ator Aluno Fluxo principal Ao do aluno Resposta do Sistema

1 Seleciona no sistema os exerccios 2 Exibe ao aluno os exerccios relativos ao relativos ao contedo estudado; contedo; 3 Preenche no sistema os exerccios 4 Grava na base de dados as respostas do

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apresentados;

aluno;

3.3.4.1 Diagrama de Caso de Uso Resoluo Exerccio

Figura 3.8: Diagrama de Caso de Uso de Resoluo de Exerccio Fonte: O autor.

3.3.4.2 Diagrama de Seqencia de Resoluo do Exerccio

Figura 3.9: Diagrama de Seqncia de Resoluo de Exerccio Fonte: O autor.

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3.3.5 Caso de Uso Cadastro Aluno Durante a modelagem foi percebida a necessidade de Cadastro do Aluno, onde dever ser possvel adicion-lo ao sistema para que sejam disponibilizados os devidos contedos ao mesmo. Descrio O administrador do sistema cadastra no sistema o aluno Pr-condio - O administrador dever estar autenticado no sistema Ator Administrador Fluxo principal Ao do Administrador Resposta do Sistema

1 Aciona no sistema a manuteno de 2 Exibe ao administrador a interface da manuteno de alunos; alunos; 3 Informa a matricula do aluno; 4 Informa o nome do aluno; 5 Informa uma senha padro; 6 Marca opo de usurio ativo; 7 - Aciona o boto de gravao das 8 Salva informaes na base de dados; informaes; 9 Retorna ao administrador a mensagem de sucesso. 3.3.5.1 Diagrama de Caso de Uso Cadastro Aluno

Figura 3.10: Diagrama de Caso de Uso de Cadastrar aluno Fonte: O autor.

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3.3.5.2 Diagrama de Seqencia de Cadastro Aluno

Figura 3.11: Diagrama de Seqncia de Cadastrar Aluno Fonte: O autor.

3.3.6 Caso de Uso Obteno de Estatsticas Dentre os requisitos funcionais, foi identificada a necessidade de Obteno de Estatsticas dos exerccios preenchidos pelos alunos. Para este requisito, foi desenvolvido o Caso de Uso de Obteno de Estatsticas. Descrio O professor poder visualizar as estatsticas de resoluo dos exerccios dos alunos. Pr-condio - O professor dever estar autenticado no sistema; - O aluno dever ter preenchido os exerccios. Ator Professor Fluxo principal Ao do Professor Resposta do Sistema

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1 Aciona no sistema de visualizao de 2 Exibe ao professor a interface da estatsticas; visualizao das estatsticas; 3 Informa o nome do aluno; 4 Seleciona a lio a ser visualizada; 5 Exibe na tela as estatsticas.

3.3.6.1 Diagrama de Caso de Uso Obteno de Estatsticas

Figura 3.12: Diagrama de Caso de Uso de Obteno de Estatsticas Fonte: O autor.

3.3.6.2 Diagrama de Seqencia Obteno de Estatsticas

Figura 3.13: Diagrama de Seqncia de Obteno de Estatsticas Fonte: O autor.

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3.3.6.3 Diagrama de Estado

Figura 3.14: Diagrama de Estado de Estatsticas do Aluno Fonte: O autor.

3.3.7 Caso de Uso Impresso de Material Dentre os requisitos funcionais identificados, est contida a necessidade de impresso de material que foi apresentada na ferramenta, para tanto, foi desenvolvido o Caso de Uso de Impresso de Material. Descrio O aluno poder imprimir o material sobre os conceitos e a listagem de exerccios. Pr-condio - O aluno dever estar autenticado no sistema; - O aluno dever escolher o material a ser impresso; - O material dever estar disponvel para impresso. Ator Aluno

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Fluxo principal Ao do Aluno Resposta do Sistema

1 Aciona no sistema de visualizao de 2 Exibe ao aluno os materiais disponveis impresso de material; para impresso; 3 Seleciona o material a ser impresso; 4 Aciona o boto de impresso; 5 Envia para a impressora o material escolhido.

3.3.7.1 Diagrama de Caso de Uso Impresso de Material

Figura 3.15: Diagrama de Caso de Uso de Impresso de Material Fonte: O autor.

3.3.7.2 Diagrama de Seqencia Impresso de Material

Figura 3.16: Diagrama de Seqncia de Impresso de Material Fonte: O autor.

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3.4 Diagrama de Atividades Segundo Ramos (2006), um diagrama de atividades um caso particular do diagrama de estados, onde todos, ou a maioria dos estados so tratados de atividades e todas, ou a maioria, das transies so desencadeadas pela concluso anteriores. Com base nesta definio, foi desenvolvido o diagrama de atividades ilustrado abaixo: das atividades dos estados

Figura 3.17: Diagrama de Atividades do aluno Fonte: O autor.

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4. Aspectos de Projeto do Prottipo4.1 Recursos utilizados Para a criao do prottipo foi utilizada a linguagem Object Pascal no ambiente de desenvolvimento Delphi 7 por se tratar de uma ferramenta de fcil e rpida utilizao. Foi utilizado o padro UML para a modelagem com o objetivo de que a ferramenta possa ser implementada em outras linguagens de programao; Para a criao dos Casos de uso foram utilizadas as Descries Particionadas, onde foi representada nas tabelas, a coluna com aes do usurio e em outra coluna as respostas do sistema. O Grau de Abstrao do Caso de Uso foi do tipo essencial, o qual no faz meno tecnologia utilizada. O banco de dados utilizado para o armazenamento de estatsticas e usurios foi o MSDE (Microsoft SQLServer Desktop Engine). Para a criao do ER foi utilizada a ferramenta DBDesigner da verso 4.0.5.6 Beta, o qual pode ser visualizado no item 4.3 deste trabalho. 4.2 Interface Como o objetivo principal deste trabalho foi a anlise e modelagem de uma ferramenta para apoio ao ensino da criptografia, foi desenvolvido um prottipo, onde foram identificadas melhorias a serem implementadas no sistema, alterando de forma significativa o diagrama de classes inicial. O nome escolhido para a ferramenta foi Cryptroom, o qual busca passar a idia de uma sala de estudos de criptografia. Abaixo apresentaremos algumas telas criadas para a modelagem proposta.

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A figura representa a tela de login do sistema, onde o aluno definir seu nome de usurio (matrcula) e a senha para que possa utilizar o sistema e atrelar ao seu usurio as mtricas de utilizao e preenchimento de exerccios.

Figura 4.1: Tela de login do prottipo Fonte: O autor.

Durante a modelagem, foi percebida a necessidade de criao de uma tela de manuteno de usurios, onde sero definidas as permisses dos mesmos, baseadas no tipo de usurio, podendo ser administrador (permisso total no sistema), professor (permisso para visualizao de estatsticas dos alunos) e aluno (sem qualquer tipo de permisso administrativa).

Figura 4.2: Tela de cadastro de usurios do prottipo criado Fonte: O autor.

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A histria da Criptografia sendo ilustrada nos tempos antigos, medievais e modernos. Ao deslizar o cursor entre os anos apresentados, o contedo inferior alterado, mostrando atravs da interface do aplicativo a descrio daquele perodo na histria da criptografia. Neste tipo de ilustrao, podem ser acrescentadas imagens que demonstram ao aluno as tcnicas de criptografia utilizadas naquele determinado perodo.

Figura 4.3: Tela com contedo da histria da criptografia Fonte: O autor.

At este momento, apresentamos os contedos referentes aos conceitos disponibilizados na ferramenta. Alm da implementao destes conceitos, foram criados simuladores, os quais permitem ao aluno interagir com o programa e buscar seus resultados. A figura 4.4 ilustra a tela de simulao da Cifra de Cesar, onde se faz possvel escolher o deslocamento, escolher a palavra a ser criptografada e ver na prpria interface o resultado cifrado.

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Figura 4.4: Tela de simulador da Cifra de Cesar Fonte: O autor.

Alm do simulador da Cifra de Cesar, foi implementado na ferramenta um simulador de esteganografia, o qual gera uma imagem com a mensagem adicionada, conforme figura 4.5. Dessa forma, o aluno pode visualizar o arquivo de sada comparando com o original em busca de indcios da existncia da mensagem na imagem.

Figura 4.5: Tela de simulador de esteganografia Fonte: O autor.

Foi desenvolvido, conforme imagem 4.6, um simulador para a criptografia DES e Triple DES (3DES), onde informada a mensagem que ser criptografada e recebendo como sada, a mensagem cifrada. Caso seja DES, utiliza chave de 64 bits. Caso seja 3DES, utiliza uma chave de 128 bits.

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Figura 4.6: Tela do simulador DES e 3DES Fonte: O autor.

Dentre os simuladores implementados, possvel visualizar o simulador dos algoritmos de Hash MD5 e SHA-1, visualizando na tela o contedo cifrado. Este simulador est destacado na figura 4.7.

Figura 4.7: Tela do simulador de MD5 e SHA-1 Fonte: O autor.

4.2.1 Exerccios Para que o aluno possa aplicar na prtica os conceitos estudados, na modelagem da ferramenta foram adicionados recursos para que sejam apresentados exerccios ao