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Criptografia, descriptografia e quebra de cifra

Uma das primeiras técnicas de criptografia foi a Cifra de César, inventada por Júlio César há mais de dois mil anos para enviar mensagens a seus aliados.
A Cifra de César é uma grande introdução à criptografia, descriptografia e quebra de cifra, graças à sua simplicidade.

Como criptografar uma mensagem

Imagine que César quisesse enviar esta mensagem:
ENCONTRO SECRETO NO PALÁCIO
Criptografada, a mensagem se pareceria com isto:
KTIUTZXU YKIXKZU TU VGRGIOU
À primeira vista, a frase parece ininteligível, mas essa mensagem criptografada está, na verdade, muito relacionada ao texto original.
A Cifra de César é uma cifra de substituição simples que substitui cada letra original por uma letra diferente a partir de um determinado deslocamento no alfabeto.
Para fazer a mensagem criptografada acima, o alfabeto foi deslocado em 6 letras e foi usada esta tabela de substituição:
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF
A letra E é deslocada 6 letras até K, a letra N é deslocada 6 letras até T, etc. Veja a primeira palavra e os deslocamentos feitos:
ENCONTRO
KTIUTZXU
Teste seus conhecimentos
Agora, imagine que César quisesse enviar a mensagem a seguir com o mesmo deslocamento de 6 letras:
EM BREVE ALEXANDRIA
Como ficaria a mensagem criptografada?
Escolha 1 resposta:

Como descriptografar uma mensagem

De acordo com registros históricos, César sempre usava um deslocamento de 3 letras. Se o destinatário soubesse a quantidade deslocada, decodificar a mensagem era algo bastante trivial.
Imagine que César enviasse esta mensagem a um camarada:
FXLGDGR FRP EUXWXV
O camarada usaria esta tabela de substituição, na qual o alfabeto está deslocado em 3 letras:
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
Assim, é possível decodificar a mensagem com certeza. A primeira letra, "F", foi deslocada em 3 espaços a partir de "C"; a segunda letra, "X", foi deslocada em 3 espaços a partir de "U", etc. O resultado é esta mensagem ameaçadora:
CUIDADO COM BRUTUS
Teste seus conhecimentos
Veja outra mensagem que César poderia enviar:
DWUDYHVVH R UXELFDR
Considerando o habitual deslocamento de 3 letras usado por César, qual seria a mensagem descriptografada?
Escolha 1 resposta:

Como quebrar cifras

Imagine que um inimigo muito letrado e habilidoso interceptou uma das mensagens de César.
QVHJN PIDM OJYVN VN IJNNVN AJMXVN XJH XGZJKVOMV KVMV YZMMJOVM V MVDICV DIDHDBV IJ YZGOV YJ IDGJ
Esse inimigo não sabe que César sempre usa um deslocamento de 3 letras, então ele deve tentar "quebrar" a cifra sem saber o deslocamento.
Há três técnicas principais que ele poderia usar: análise de frequência, texto simples conhecido e força bruta.

Análise de frequência

Os idiomas humanos tendem a usar mais certas letras que outras. Por exemplo, "A" é a letra mais popular do idioma português. Podemos analisar a frequência dos caracteres na mensagem e identificar qual deles é o mais provável "A", diminuindo, com base nisso, as quantidades de deslocamento possíveis.
Tente você mesmo! Cole a mensagem na área de texto abaixo e analise o gráfico de frequência para identificar uma letra que possivelmente corresponda a "A":

Texto simples conhecido

Outro termo usado para a mensagem original não criptografada é texto simples. Se o inimigo já conhecesse alguma parte do texto simples, seria mais fácil para ele descobrir o resto da versão criptografada.
Por exemplo, as mensagens tendem a ter inícios semelhantes. Na Segunda Guerra Mundial, as mensagens alemãs criptografadas sempre eram iniciadas com uma previsão meteorológica, o que facilitou para o matemático britânico Alan Turing quebrar a cifra.
Você acha que Júlio César iniciou essa mensagem de uma forma comum?

Força bruta

Há apenas 25 possibilidades de deslocamento (e não 26 — você sabe por quê?). O inimigo poderia levar algum tempo para testar cada uma delas e encontrar a que formasse uma mensagem mais coerente. Não seria preciso nem tentar usar os deslocamentos na mensagem inteira, apenas nas primeiras palavras.
Tente fazer isso você mesmo:
O inimigo de César não teria um computador para ajudá-lo, mas ele provavelmente levaria menos de uma hora se entendesse o funcionamento da Cifra de César.
Você conseguiu quebrar a cifra e descriptografar a mensagem? Clique abaixo para a grande revelação!

Criptografia, descriptografia e quebra de cifra

Graças à exploração da Cifra de César, agora entendemos os três principais aspectos da criptografia de dados:
  • Criptografia: embaralhamento dos dados de acordo com uma chave secreta (nesse caso, o deslocamento das letras do alfabeto).
  • Descriptografia (recuperação dos dados originais a partir dos dados embaralhados por meio de uma chave secreta).
  • Quebra de cifra: descoberta dos dados originais sem saber a chave secreta, usando uma variedade de técnicas inteligentes.
Sempre que considerarmos usar uma possível técnica de criptografia, precisamos pensar sobre todos estes aspectos: Quão fácil é fazer a criptografia? Quão fácil é descriptografar? E, mais importante, quão fácil é para um indivíduo mal-intencionado quebrar a cifra?
Já não podemos mais usar a Cifra de César para manter nossas informações seguras porque é muito fácil quebrá-la, mas entender a Cifra de César nos prepara para entender técnicas modernas de criptografia.
Se você quiser, pode aprofundar seus conhecimentos sobre a Cifra de César no nosso tutorial sobre Criptografia antiga na Khan Academy.
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