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Aula 2: O que é Criptografia

1. Abertura

Olá! Bem-vindo à aula 2 do curso Frontend Web3. Hoje, vamos mergulhar no fascinante mundo da criptografia, uma das bases tecnológicas da Web3 e da blockchain. A criptografia é essencial para garantir segurança, privacidade e confiança em transações digitais.

Programação:

  1. História da criptografia
  2. Hash functions
  3. Criptografia Simétrica
  4. Criptografia Assimétrica

2. História da Criptografia

A criptografia não é uma invenção recente. Ela existe há milênios, evoluindo de técnicas simples para sistemas complexos que protegem a informação na era digital.

Marcos importantes:

  • Antiguidade: Cifras como a Cifra de César eram usadas para enviar mensagens secretas em guerras e diplomacia.
  • Segunda Guerra Mundial: A máquina Enigma, usada pelos nazistas, foi um marco na criptografia moderna. Sua quebra por Alan Turing e sua equipe foi crucial para o fim da guerra.
  • Era Digital: Com o advento da internet, a criptografia se tornou essencial para proteger comunicações e transações online. Algoritmos como RSA e AES são amplamente utilizados hoje.

Por que isso importa?

A criptografia é a base da segurança na Web3. Sem ela, não seria possível garantir a autenticidade, integridade e privacidade das transações em blockchains.

3. Hash Functions

O que são?

Hash functions são algoritmos que transformam qualquer conjunto de dados (texto, números, arquivos) em uma sequência fixa de caracteres, chamada de hash. Esse processo é unidirecional, ou seja, não é possível reverter o hash para obter os dados originais.

Exemplo de uma hash functions de SHA256

INPUT (array de bytes de qualquer tamanho)
            👇
          SHA256
            👇
OUTPUT (array de bytes 256 bits)

Exemplo Real de uma hash functions de SHA256

Warning

Na prática, sempre temos que converter a entrada para bytes e saída precisa ser convertida em hexadecimal

sha256("Frontend");
// af48bcf0b9511b39b91b89c70abfbcdc587d3f91b224a24f683d854846ae9c36
sha256("Front-end");
// 32b636e3d6ec560af527cae3dbe9dee7700c49e734868e6482cbfa65a0a1e60b

Características principais:

  • Determinístico: Os mesmos dados sempre geram o mesmo hash.
  • Rápido: O cálculo do hash é eficiente, mesmo para grandes volumes de dados.
  • Resistente a colisões: É extremamente difícil encontrar dois conjuntos de dados diferentes que gerem o mesmo hash.
  • Pequena mudança, grande diferença: Uma pequena alteração nos dados originais resulta em um hash completamente diferente.

Exemplos de algoritmos de hash:

  • SHA-256 (usado no Bitcoin)
  • Keccak-256 (usado no Ethereum)
  • BLAKE2b (alto desempenho e segurança, usado na Polkadot, Solana, Aptos e Sui)

Aplicações na Web3:

  • Merkle Trees: Estruturas de dados usadas em blockchains para verificar a integridade de grandes conjuntos de dados.
  • Prova de trabalho (Proof of Work): Mineração de criptomoedas usa hash functions para validar transações.
  • Assinaturas digitais: Hash functions são usadas para garantir a integridade de mensagens e transações.
  • ID de transações e blocos: Hash functions são usadas para gerar identificadores únicos e imutáveis, garantindo rastreabilidade e segurança.

4. Criptografia Simétrica

O que é?

A criptografia simétrica usa uma única chave para criptografar e descriptografar dados. A mesma chave é compartilhada entre o remetente e o destinatário.

Como funciona:

  1. O remetente usa a chave para criptografar a mensagem.
  2. A mensagem criptografada é enviada ao destinatário.
  3. O destinatário usa a mesma chave para descriptografar a mensagem.

Vantagens:

  • Eficiência: Algoritmos simétricos são rápidos e consomem menos recursos computacionais.
  • Simplicidade: Fácil de implementar e usar.

Desvantagens:

  • Distribuição de chaves: Compartilhar a chave de forma segura pode ser um desafio.
  • Segurança: Se a chave for comprometida, toda a comunicação fica vulnerável.

Exemplos de algoritmos simétricos:

  • AES (Advanced Encryption Standard)
  • DES (Data Encryption Standard)
  • 3DES (Triple DES)

Aplicações na Web3:

  • Armazenamento seguro de dados: Criptografia de arquivos em sistemas descentralizados como IPFS.
  • Comunicação privada: Proteção de mensagens em aplicativos descentralizados.
  • Gerenciamento de chaves: Uso de HSMs (Hardware Security Modules) para armazenamento seguro de chaves criptográficas.

5. Criptografia Assimétrica

O que é?

A criptografia assimétrica usa um par de chaves: uma chave pública e uma chave privada. A chave pública pode ser compartilhada livremente, enquanto a chave privada deve ser mantida em segredo.

Posibilidades de uso:

  1. Confidencialidade:
  • Se alguém quer enviar uma mensagem confidencial para você, ela usam sua chave pública para criptografar a mensagem. Somente você, com sua chave privada, pode descriptografar e ler a mensagem.
  1. Autenticação:
  • Em Blockchain, a chave privada é usada para gerar uma assinatura digital que comprova a identidade do usuário, assim somente o dono dos ativos pode transferi-lo.
  1. Integridade de Dados:
  • Quando um documento é assinado digitalmente o destinatário pode usar a chave pública do remetente para verificar a autenticidade e a integridade do documento.
  1. Não Repúdio:
  • Isso significa que uma vez assinado, o usuário não pode negar ter realizado uma transação.
  1. Troca Segura de Chaves (Key Exchange):
  • Permiti que duas partes gerem uma chave secreta e compartilhem, mesmo em um canal inseguro usando criptografia assimétrica e simétrica.

Vantagens:

  • Segurança: A chave privada nunca é compartilhada, reduzindo o risco de interceptação.
  • Autenticidade: Permite a criação de assinaturas digitais, garantindo a autenticidade da mensagem.

Desvantagens:

  • Eficiência: Algoritmos assimétricos são mais lentos e consomem mais recursos que os simétricos.
  • Complexidade: Mais difícil de implementar e gerenciar.

Exemplos de algoritmos assimétricos:

  • RSA (Rivest-Shamir-Adleman)
  • ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)
  • Ed25519

Aplicações na Web3:

  • Assinaturas digitais: Validação de transações em blockchains.
  • Carteiras digitais: Chaves públicas e privadas são usadas para gerenciar endereços e assinar transações.
  • Autenticação: Login em Dapps usando chaves criptográficas.

6. Conclusão

Por essa aula é isso! Hoje, exploramos a história da criptografia, entendemos o que são hash functions e como elas são usadas para garantir integridade de dados. Além disso, vimos os conceitos de criptografia simétrica e assimétrica, que são fundamentais para a segurança na Web3. Esses conhecimentos são a base para entender como blockchains e outras tecnologias descentralizadas funcionam.

Lição de casa

  • Pesquise sobre o algoritmo SHA-256 e escreva um resumo de como ele funciona.
  • Experimente gerar hashes de textos usando ferramentas online (por exemplo, MD5 Hash Generator).
  • Leia sobre o funcionamento do RSA e como ele é usado em assinaturas digitais.

7. Próxima aula

Na próxima aula, vamos aprender O que é uma Wallet. Nos vemos lá!