Advanced Encryption Standard (AES) como funciona

Com as ameaças cibernéticas se tornando cada vez mais sofisticadas, as empresas estão constantemente buscando maneiras mais eficazes de proteger informações sensíveis. Nesse cenário, um dos métodos amplamente utilizados é o Advanced Encryption Standard - AES, ou Padrão de Criptografia Avançada.

Mas o que exatamente é o AES e como ele funciona?

Neste artigo, vamos explicar a sua importância e como ele mantém os dados protegidos. Acompanhe!

O que é AES - Advanced Encryption Standard?

O Advanced Encryption Standard é um método de criptografia de dados, desenvolvido por dois criptógrafos belgas, Joan Daemen e Vincent Rijmen, no final dos anos 1990, o qual foi selecionado pelo NIST - National Institute of Standards and Technology, nos EUA, em 2001 para se tornar o padrão oficial de criptografia de dados. Isso ocorreu porque seu antecessor, o Data Encryption Standard (DES), ou Padrão de Criptografia de Dados, ficou desatualizado e vulnerável a ataques devido aos avanços tecnológicos.

A principal característica do AES é que ele é simétrico, ou seja, a mesma chave é usada tanto para criptografar quanto para descriptografar dados. Diferente, por exemplo, dos algoritmos de criptografia assimétrica, como o RSA, onde duas chaves diferentes (pública e privada) são usadas.

Nesse caso, a natureza simétrica do AES o torna mais eficiente para tarefas como proteger comunicações sem fio, proteger arquivos confidenciais e criptografar bancos de dados.

Como o Advanced Encryption Standard funciona?

O Advanced Encryption Standard funciona pegando dados em texto simples (a mensagem original) e convertendo-os em texto cifrado (uma versão embaralhada da mensagem) por meio de uma série de operações matemáticas. Veja:

Criptografia em blocos

O Advanced Encryption Standard divide os dados em blocos de tamanho fixo de 128 bits (16 bytes). Isso significa que o processo de criptografia funciona em pedaços de dados de cada vez, em vez de criptografar a mensagem inteira de uma só vez.

Comprimento da chave

O AES pode usar diferentes comprimentos de chave: 128, 192 ou 256 bits. Quanto maior a chave, mais segura é a criptografia, mas também exige mais poder computacional. Por exemplo, uma chave de 128 bits é segura para a maioria das finalidades, mas uma chave de 256 bits oferece segurança extra para informações altamente sensíveis, como dados governamentais ou militares.

Rodadas de criptografia

O AES criptografa os dados em múltiplas etapas, conhecidas como "rodadas". O número de rodadas depende do comprimento da chave:

10 rodadas para chaves de 128 bits
12 rodadas para chaves de 192 bits
14 rodadas para chaves de 256 bits

Cada rodada embaralha os dados ainda mais, tornando mais difícil para usuários não autorizados decodificá-los.

Veja as etapas básicas que o Advanced Encryption Standard segue em cada rodada:

SubBytes: Cada byte do bloco de dados é substituído por um byte diferente, usando uma tabela fixa chamada S-box. Isso adiciona confusão ao processo de criptografia.
ShiftRows: As linhas do bloco de dados são deslocadas para a esquerda por um determinado número de posições, embaralhando ainda mais as informações.
MixColumns: As colunas do bloco são misturadas usando operações matemáticas, tornando os dados ainda mais irreconhecíveis.
AddRoundKey: A chave de criptografia (que foi expandida em várias "chaves de rodada") é aplicada aos dados usando a operação XOR (ou exclusivo). Isso garante que apenas quem tem a chave correta possa descriptografar a mensagem.

Quão forte é o Advanced Encryption Standard?

A força do AES vem tanto do número de rodadas quanto do comprimento da chave de criptografia. Uma chave mais longa e mais rodadas significam que os dados são mais seguros, mas também exigem mais tempo e poder de processamento para criptografar e descriptografar.

Por exemplo, uma chave de 128 bits tem 2¹²⁸ combinações possíveis, isso é, cerca de 340 undecilhões de combinações (isso é 340 seguido por 36 zeros). Tentar quebrar essa chave com um ataque de força bruta - em que um computador tenta todas as combinações possíveis de chaves - levaria um tempo inimaginável, mesmo com os computadores mais poderosos de hoje. Uma chave de 256 bits é ainda mais segura, com muito mais combinações possíveis.

No entanto, o uso inadequado ou a implementação incorreta do AES pode expor riscos graves. Mesmo com uma chave de criptografia forte, se a chave não for bem protegida ou se a criptografia for mal configurada, como o uso de chaves previsíveis ou falhas no armazenamento seguro, o sistema pode ser vulnerável. Além disso, ataques como a criptografia quebrada devido a vulnerabilidades de software ou algoritmos antigos podem comprometer a segurança. Por isso, a robustez do AES depende não apenas da força teórica da criptografia, mas também de sua aplicação prática e contínua manutenção.

Por fim, conforme mencionado, o Advanced Encryption Standard é um algoritmo de criptografia robusto e amplamente confiável, utilizado para proteger dados em variados setores.

Nos Estados Unidos, o Advanced Encryption Standard é o padrão de criptografia adotado pelo governo e amplamente utilizado em diversas indústrias, como finanças, tecnologia e defesa. No Brasil, embora não haja uma regulamentação que defina o AES como o padrão obrigatório, ele é bastante adotado por bancos, empresas de tecnologia e telecomunicações para assegurar as transações, comunicações e armazenamento de dados.

Contudo, é importante ressaltar que, a eficácia do AES depende diretamente de sua correta implementação e da manutenção de boas práticas de segurança, o que exige atenção constante para evitar vulnerabilidades que possam comprometer a proteção dos dados.

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