Curso de Criptografia e Criptoanálise

Aula 1 • Taxonomia de Primitivas Criptográficas

Classifica cifras, funções hash e protocolos de troca de chaves como blocos de construção. Os alunos conseguem mapear qualquer esquema criptográfico para sua categoria de primitiva.

Aula 2 • Objetivos e Propriedades de Segurança

Define confidencialidade, integridade, autenticação e não repúdio como objetivos criptográficos. Ancora todo o conteúdo técnico subsequente a essas propriedades de segurança.

Aula 3 • Preliminares Matemáticos

Aborda aritmética modular, números primos e teoria dos números básica essencial para a criptografia moderna. Fornece o kit de ferramentas algébricas usado ao longo do curso.

Aula 4 • Entropia e Aleatoriedade

Explica a entropia da teoria da informação e seu papel na geração de chaves e na força da cifra. Conecta a qualidade da aleatoriedade às garantias práticas de segurança.

Aula 1 • Ataques de Texto Claro Conhecido e Crib

Explora o conhecimento parcial de texto claro para recuperar chaves em cifras clássicas e do início da era moderna. Demonstra como cribs foram usados contra o tráfego criptografado pela Enigma.

Aula 2 • Técnicas de Análise de Frequência

Usa distribuições de frequência de letras para atacar cifras de substituição monoalfabéticas. Constrói intuição analítica fundamental para todos os métodos criptoanalíticos subsequentes.

Aula 3 • Criptoanálise de Cifras de Transposição

Identifica e quebra cifras de transposição colunar e rail-fence usando anagramação. Contrasta a análise de transposição com as técnicas de cifra de substituição.

Aula 4 • Ataques Estatísticos e Baseados em Entropia

Usa testes qui-quadrado e medidas de entropia para distinguir texto cifrado de texto claro. Fornece ferramentas quantitativas para avaliar a força de cifras estatisticamente.

Aula 1 • Modos de Operação de Cifras de Bloco

Aborda ECB, CBC, CTR, GCM e outros modos, destacando as implicações de segurança de cada um. Os alunos selecionam modos apropriados para requisitos de segurança específicos.

Aula 2 • Princípios de Projeto de Cifras de Bloco

Examina redes de substituição-permutação, estruturas de Feistel e confusão-difusão. Estabelece a lógica de projeto por trás das cifras de bloco modernas.

Aula 3 • AES e Cifras de Bloco Modernas

Detalha os internos do AES, incluindo SubBytes, ShiftRows, MixColumns e AddRoundKey. Compara o AES a outras cifras de bloco padronizadas.

Aula 4 • Gerenciamento de Chaves Simétricas

Aborda geração, distribuição, armazenamento e rotação de chaves para sistemas simétricos. Conecta o gerenciamento do ciclo de vida da chave a resultados operacionais de segurança.

Aula 1 • Propriedades de Segurança de Funções Hash

Define resistência a pré-imagem, resistência a segunda pré-imagem e resistência a colisão formalmente. Estabelece a linha de base de segurança para avaliar qualquer função hash.

Aula 2 • SHA-3 e Construção Sponge

Aborda a construção sponge do Keccak, compensações entre taxa e capacidade e variantes do SHA-3. Contrasta as vantagens do projeto sponge sobre o Merkle-Damgard.

Aula 3 • Aplicações de Hash em Protocolos

Aplica funções hash a armazenamento de senhas, esquemas de compromisso e árvores de Merkle. Demonstra como as propriedades do hash se traduzem em garantias de segurança em nível de protocolo.

Aula 4 • Construção Merkle-Damgard

Explica o modelo de função de compressão iterada subjacente a MD5, SHA-1 e SHA-2. Identifica ataques de extensão de comprimento como uma fraqueza estrutural deste projeto.

Aula 1 • Troca de Chaves Diffie-Hellman

Explica os protocolos Diffie-Hellman clássico e de curva elíptica e suas premissas de segurança. Identifica vulnerabilidades man-in-the-middle e variantes autenticadas.

Aula 2 • Criptossistema RSA

Deriva a geração de chaves, criptografia e descriptografia do RSA a partir de fundamentos da teoria dos números. Analisa as fraquezas do RSA de livro-texto e as mitigações dos esquemas de preenchimento.

Aula 3 • Esquemas de Assinatura Digital

Aborda geração e verificação de assinaturas RSA-PSS, DSA e ECDSA. Analisa vulnerabilidades de reutilização de nonce e problemas de maleabilidade de assinatura.

Aula 4 • Criptografia de Curva Elíptica

Apresenta grupos de curvas elípticas, adição de pontos e o problema do logaritmo discreto em curvas. Compara a eficiência e segurança da ECC com o RSA em níveis equivalentes.

Aula 1 • Ataques de Canal Lateral

Aborda ataques de temporização, análise de consumo e emanação eletromagnética em implementações criptográficas. Ensina contramedidas incluindo mascaramento, ofuscação e codificação em tempo constante.

Aula 2 • Criptoanálise Diferencial

Aplica a propagação de diferenças de entrada através das rodadas da cifra para recuperar bits de subchave. Analisa a uniformidade diferencial da S-box como a principal defesa de projeto.

Aula 3 • Classificação Formal de Modelos de Ataque

Define modelos de ataque de texto cifrado apenas, texto claro conhecido, texto claro escolhido e texto cifrado escolhido. Estabelece a estrutura adversarial usada em toda análise criptoanalítica moderna.

Aula 4 • Criptoanálise Linear

Usa aproximações lineares de S-boxes para construir distinguidores estatísticos para recuperação de chave. Conecta a magnitude do viés linear aos requisitos de complexidade de dados do ataque.

Aula 1 • Vulnerabilidades Comuns em Protocolos

Cataloga ataques de repetição, rebaixamento, oráculo e compartilhamento de chave desconhecido com exemplos concretos. Fornece padrões de projeto que previnem sistematicamente cada classe de vulnerabilidade.

Aula 2 • Projeto de Protocolo de Autenticação

Aborda esquemas de desafio-resposta, autenticação mútua e identificação de conhecimento zero. Analisa ataques de reflexão e intercalação em protocolos de autenticação defeituosos.

Aula 3 • Métodos de Verificação Formal

Aplica lógica BAN, ProVerif e Tamarin para verificar propriedades de segurança de protocolos mecanicamente. Demonstra como ferramentas formais detectam falhas sutis não percebidas pela análise manual.

Aula 4 • Protocolos de Estabelecimento de Chave

Analisa o protocolo estação-a-estação, o handshake TLS e o estabelecimento de chave do protocolo Signal. Avalia cada protocolo quanto a sigilo prospectivo e impersonação por comprometimento de chave.

Aula 1 • Esquemas Baseados em Hash e em Códigos

Examina assinaturas baseadas em hash sem estado SPHINCS+ e criptografia baseada em códigos Classic McEliece. Avalia as premissas de segurança conservadoras subjacentes a cada esquema.

Aula 2 • Panorama de Ameaças da Computação Quântica

Explica os algoritmos de Shor e Grover e seu impacto no RSA, ECC e cifras simétricas. Quantifica a redução de segurança que cada algoritmo impõe aos padrões atuais.

Aula 3 • Criptografia Baseada em Reticulados

Aborda os esquemas Learning With Errors, Ring-LWE, CRYSTALS-Kyber e CRYSTALS-Dilithium. Analisa as premissas de dificuldade e a seleção de parâmetros para primitivas de reticulados.

Aula 4 • Estratégia de Migração Pós-Quântica

Orienta implantações híbridas clássico-quânticas, agilidade de algoritmo e cronogramas de padronização. Os alunos conseguem produzir um roteiro de migração para uma infraestrutura criptográfica existente.