As redes de sensores sem fio (RSSF) são compostas por pequenos dispositivos distribuídos em uma região geográfica com a finalidade de monitorar ou interagir com o ambiente. Esse tipo de rede tem sido alvo de grande atenção da comunidade acadêmica e empresarial, dados os avanços das produções científicas e aplicações comerciais. Além disso, há grande potencial para esse modelo de rede, pois há diversos benefícios em se ter muitos dispositivos de baixo custo trabalhando em cooperação e que ainda podem interagir com o mundo real. As RSSFs apresentam novos desafios, até então inexistentes na maioria das redes modernas. A baixa capacidade de processamento dos dispositivos, a limitação do tamanho de um pacote, a baixa taxa de transferência de pacotes, a baixa capacidade da bateria de um dispositivo e o alcance limitado do rádio dificultam ou até inviabilizam muitas implementações de segurança. Neste sentido, há uma grande variedade de protocolos de segurança, os quais tentam fornecer o máximo de propriedades desejadas, como por exemplo autenticidade e confidencialidade de mensagens. Nesta dissertação, analisamos e comparamos dois pares de protocolos de segurança que possuem grande atenção da comunidade. Os protocolos foram analisados com base em seus mecanismos criptográficos e propriedades oferecidas. Além disso, com o uso de um simulador de RSSFs, realizamos experimentos que ajudam a entender o comportamento de dois protocolos, principalmente no que se relaciona com o consumo de energia dos dispositivos sensores. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are formed by many tiny devices deployed for monitoring or interacting with the environment in a geografic area. This kind of network has received great attention in the academic and corporate community, given the advances of comercial applications and scientific developments. The benefits of having many low cost devices cooperating and interacting with the real world explain the great potential of such networks. The WSNs come with new challenges, so far not faced in modern networks. The low-power, low-processing devices, limited bandwidth and radio range make many security implementations difficult or even unfeasible. Within this context, there is a diversity of security protocols, intended to provide as many security properties as possible, like confidentiality and authentication of messages. In this master thesis, we compare and evaluate two pairs of security protocols that enjoy significant attention in the community. These protocols are evaluated based on their given properties and cryptographic primitives. Using a WSNs simulator, we performed experiments that help to understand the behavior of these two protocols, mainly for energy consumption purposes.

Databases are a cornerstone for the operation of many services, such as banking, web stores and even health care. The cost of maintaining such a large collection of data on-premise is high, and the cloud can be used to share computational resources and mitigate this problem. Unfortunately, a great amount of data may be private or confidential, thus requiring to be protected from agents. Moreover, this data needs to be manipulated to provide useful information to its owner. Hence, encrypted databases that allow the manipulation of data without compromising its privacy have surfaced in the recent years. Albeit promising, the solutions available in the literature can still be improved in terms of eciency, flexibility and even security. In this work, we propose modifications to CryptDB, a state-of-the-art encrypted cloud database, aiming to enhance its eciency, flexibility and security; this is accomplished by improving or changing its underlying cryptographic primitives. The eciency of CryptDB was improved by substituting a new homomorphic algorithm proposed by us for the Paillier cryptosystem. The flexibility of the cloud database was augmented by modifying how a text is encrypted using the Song, Wagner and Perrig algorithm, thus enabling wildcard searches. Finally, the security of the system was enhanced by substituting the Song, Wagner and Perrig algorithm for the AES in CMC mode at the deterministic layer. / Bancos de Dados são essenciais para a operação de diversos serviços, como bancos, lojas onlines e até mesmo assistência médica. O custo de manutenção local dessa grande coleção de dados é alto, e a nuvem pode ser utilizada para compartilhar recursos computacionais e atenuar esse problema. Infelizmente, grande parte desses dados pode ser confidencial ou privada, necessitando, portanto, de proteção contra terceiros. Além disso, esses dados precisam ser manipulados para que seu dono consiga extrair informações relevantes. Nesse cenário, bancos de dados cifrados na nuvem que permitam a manipulação de seus dados foram desenvolvidos nos últimos anos. Embora promissoras, as soluções propostas até então apresentam oportunidades de melhorias em termos de eficiência, flexibilidade e também segurança. Neste trabalho, modificações são propostas para o CryptDB, uma solução de banco de dados cifrado na nuvem que faz parte do estado da arte, visando melhorar sua eficiência, flexibilidade e segurança, através do aprimoramento ou troca das primitivas criptográficas utilizadas. A eficiência foi melhorada através da substituição do algoritmo de Paillier presente no CryptDB por um novo algoritmo homomórfico proposto neste trabalho. A flexibilidade foi aprimorada através de uma modificação prévia no texto antes de sua cifração com o algoritmo de Song, Wagner e Perrig, o que permite a busca por wildcards no banco de dados. Por fim, a segurança foi incrementada através da substituição do algoritmo AES em modo CMC na camada determinística do banco de dados pelo algoritmo de Song, Wagner e Perrig.

A descoberta do algoritmo de Shor, para a fatoração de inteiros em tempo polinomial, motivou esforços rumo a implementação de um computador quântico. Ele é capaz de quebrar os principais criptossistemas de chave pública usados hoje (RSA e baseados em curvas elípticas). Estes fornecem diversos serviços de segurança, tais como confidencialidade e integridade dos dados e autenticação da fonte, além de possibilitar a distribuição de uma chave simétrica de sessão. Para quebrar estes criptossistemas, um computador quântico grande (2000 qubits) é necessário. Todavia, alternativas começaram a ser investigadas. As primeiras respostas vieram da própria mecânica quântica. Apesar das propriedades interessantes encontradas na criptografia quântica, um criptossistema completo parece inatingível, principalmente devido as assinaturas digitais, essenciais para a autenticação. Foram então propostos criptossitemas baseadas em problemas puramente clássicos que (acredita-se) não são tratáveis por computadores quânticos, que são chamadas de pós-quânticas. Estes sistemas ainda sofrem da falta de praticidade, seja devido ao tamanho das chaves ou ao tempo de processamento. Dentre os criptossistemas pós-quânticos, destacam-se o McEliece e o Niederreiter. Por si só, nenhum deles prevê assinaturas digitais, no entanto, as assinaturas CFS foram propostas, complementandos. Ainda que computadores quânticos de propósito geral estejam longe de nossa realidade, é possível imaginar um circuito quântico pequeno e dedicado. A melhoria trazida por ele seria a diferença necessária para tornar essas assinaturas práticas em um cenário legitimamente pós-quântico. Neste trabalho, uma arquitetura híbrida quântica/clássica é proposta para acelerar algoritmos criptográficos pós-quânticos. Dois coprocessadores quânticos, implementando a busca de Grover, são propostos: um para auxiliar o processo de decodificação de códigos de Goppa, no contexto do criptossistema McEliece; outro para auxiliar na busca por síndromes decodificáveis, no contexto das assinaturas CFS. Os resultados mostram que em alguns casos, o uso de um coprocessador quântico permite ganhos de até 99; 7% no tamanho da chave e até 76; 2% em tempo de processamento. Por se tratar de um circuito específico, realizando uma função bem específica, é possível manter um tamanho compacto (300 qubits, dependendo do que é acelerado), mostrando adicionalmente que, caso computadores quânticos venham a existir, eles viabilizarão os criptossistemas pós-quânticos antes de quebrar os criptossistemas pré-quânticos. Adicionalmente, algumas tecnologias de implementação de computadores quânticos são estudadas, com especial enfoque na óptica linear e nas tecnologias baseadas em silício. Este estudo busca avaliar a viabilidade destas tecnologias como potenciais candidatas à construção de um computador quântico completo e de caráter pessoal. / The discovery of the Shor algorithm, which allows polynomial time factoring of integers, motivated efforts towards the implementation of a quantum computer. It is capable of breaking the main current public key cryptosystems used today (RSA and those based on elliptic curves). Those provide a set of security services, such as data confidentiality and integrity and source authentication, and also the distribution of a symmetric session key. To break those cryptosystem, a large quantum computer (2000 qubits) is needed. Nevertheless, cryptographers have started to look for alternatives. Some of which came from quantum mechanics itself. Despite some interesting properties found on quantum cryptography, a complete cryptosystem seems intangible, specially because of digital signatures, necessary to achieve authentication. Cryptosystems based on purely classical problems which are (believed) not treatable by quantum computers, called post-quantum, have them been proposed. Those systems still lacks of practicality, either because of the key size or the processing time. Among those post-quantum cryptosystems, specially the code based ones, the highlights are the McEliece and the Niederreiter cryptosystems. Per se, none of these provides digital signatures, but, the CFS signatures have been proposed, as a complement to them. Even if general purpose quantum computers are still far from our reality, it is possible to imagine a small dedicated quantum circuit. The benefits brought by it could make the deference to allow those signatures, in a truly post-quantum scenario. In this work, a quantum/classical hybrid architecture is proposed to accelerate post-quantum cryptographic algorithms. Two quantum coprocessors, implementing the Grover search, are proposed: one to assist the decoding process of Goppa codes, in the context of the McEliece and Niederreiter cryptosystems; another to assist the search for decodable syndromes, in the context of the CFS digital signatures. The results show that, for some cases, the use of the quantum coprocessor allows up to 99; 7% reduction in the key size and up to 76; 2% acceleration in the processing time. As a specific circuit, dealing with a well defined function, it is possible to keep a small size (300 qubits), depending on what is accelerated), showing that, if quantum computers come to existence, they will make post-quantum cryptosystems practical before breaking the current cryptosystems. Additionally, some implementation technologies of quantum computers are studied, in particular linear optics and silicon based technologies. This study aims to evaluate the feasibility of those technologies as potential candidates to the construction of a complete and personal quantum computer.

Ocorre atualmente um movimento de aumento da importância que a manutenção da segurança da informação vem adquirindo em redes de informação de crítica. Ao longo das últimas décadas a utilização de ferramentas criptográficas, especialmente aquelas baseadas em problemas de díficil solução computacional, foram suficientes para garantir a segurança dos sistemas de comunicação. Contudo, o desenvolvimento da nova técnica de processamento de informação conhecida como computação quântica e os resultados téoricos e experimentais apresentados por esta mostram que é possível inviabilizar alguns dos sistemas de criptografia atuais amplamente utilizados. A existência de tal vulnerabilidade representa um fator crítico em redes em que falhas de segurança da informação podem estar associadas a riscos de segurança física. Uma alternativa para os métodos criptográficos atuais consiste na utilização de sistemas quânticos na obtenção de um método criptográfico, o que se conhece como criptografia quântica. Este novo paradigma tem seu fundamento resistente mesmo na presença de capacidade tecnológica ilimitada, incluindo o cenário com disponibilidade de computação quântica. Este trabalho tem como objetivo levantar os impactos que o desenvolvimento da computação quântica têm sobre a segurança dos atuais sistemas criptográficos, apresentar e desenvolver alternativas de protocolos de criptografia quântica disponíveis, e realizar um estudo de caso por meio da avaliação da utilização de criptografia quântica no contexto da Aeronautical Telecommunication Network (ATN). Isto é feito por meio do desenvolvimento de um ambiente de simulacão que permite avaliar o comportamento de um protocolo de criptografia quântica em um cenário em um ambiente com requisitos de missão crítica, como é o caso da ATN. / The importance of security maintenance in critical information networks has been rising in recent times. Over the past decades, the utilization of cryptography tools, mainly those based on computationally intractable problems, was enough to ensure the security of communications systems. The development of the new information processing technique known as quantum computation and the theoretical and experimental results showed by this approach demonstrated that could be possible to cripple the current widely used cryptography techniques. This vulnerability represents a critical issue for networks where a security fault could be associated to a safety fault. An alternative for the current cryptography methods consists in the utilization of quantum systems to obtain a new cryptographic method. The new paradigm presented by this approach has solid principles even in the presence of unlimited computational capacity, including the scenario with availability of quantum computation. The aim of this work is the assessment of impacts that the development of quantum computation has over the current cryptographic methods security, the presentation and development of alternatives based on quantum cryptography protocols, and the development of a case study using the case of Aeronautical Telecommunication Network (ATN). This aim is reached by means of the development of a simulation environment that allows the evaluation of a quantum cryptography protocol behavior in an environment with mission critical requirements, like the ATN case.

Cada vez mais, a infra-estrutura de segurança está assumindo um lugar de destaque na área de saúde, para garantir fatores críticos como confidencialidade, autenticidade, integridade, irretratabilidade e auditoria. Em particular, a integridade e a autenticidade de imagens médicas são fatores bastante críticos, na medida em que fornecem mecanismos para evitar e minimizar a adulteração de informações acerca do paciente, auxiliando a prevenir erros que podem causar prejuízos de ordem física e moral ao paciente. Entretanto, os trabalhos apresentados até agora nesta área apresentam limitações que devem ser solucionadas. Este trabalho tem por objetivo propor uma solução baseada em métodos criptográficos para prover autenticidade e integridade de imagens médicas, visando o uso em um ambiente real de Saúde. A partir da solução conceitual criada, foi proposto e codificado um algoritmo para atribuição e verificação da segurança nas imagens, para atender aos requisitos especificados. A implementação foi feita com sucesso, e testes comparativos de desempenho revelaram que o algoritmo possui uma boa relação custo-benefício, oferecendo um grau adicional de segurança à assinatura digital sem acarretar uma perda de performance significativa. É importante ressaltar que a abordagem proposta neste trabalho abre uma outra alternativa em termos de segurança, onde um usuário só poderá visualizar imagens que estejam íntegras e autênticas. Contudo, isso traz consigo uma vulnerabilidade, onde há uma facilidade maior para a destruição de dados, bastando introduzir uma adulteração mínima. Esse aspecto certamente deve ser levado em conta para implementações em ambiente de produção. A solução proposta é compatível com a arquitetura do padrão DICOM, podendo ser incorporado facilmente como extensão do padrão sem gerar dados adicionais a serem armazenados. Como passos futuros, deve-se otimizar o desempenho, bem como realizar avaliações quantitativas e qualitativas dentro de um ambiente de produção. / The importance of the security infrastructure in the healthcare field is increasingly growing, in order to provide critical features like confidentiality, authenticity, integrity, non-repudiation and auditing. Among them, authenticity and integrity are critical factors regarding the medical images, since they provide mechanisms to avoid and minimize modifications in the patient information, helping to prevent mistaken diagnosis that could potentially cause physical and moral damage to the patient. However, the works so far available present several limitations that must be addressed. The purpose of this work is to propose a cryptographic solution to provide authenticity and integrity of medical images, envisioning its use in a real healthcare environment. Based on the conceptual solution, an algorithm was devised and implemented to add and verify the two aforementioned security services. The implementation was done in a successful fashion and comparative performance tests showed that the proposed algorithm offers a good cost-benefit ratio, offering an addicional layer of security without compromising performance in a significative degree. It\'s important to emphasize the fact that the approach devised in this work opens a new paradigm, where a user will only see images that haven\'t been tampered with. On the other hand, this brings along a potential vulnerability, making it easier to destroy patient data by introducing the slightest adulteration. This issue must be taken into account when deploying this solution in a real environment. Also, the proposed solution is based on the DICOM architecture, making it easier for deployment as an extension, without any storage overhead. For the next steps, performance must be optimized and evaluation, both quantitative and qualitative, must be done in a production environment.

Trading card games (TCG) are distinct from traditional card games mainly because, in the former, the cards are not shared among players in a match. Instead, users play with the cards they own (e.g., that have been purchased or traded with other players), which correspond to a subset of all cards produced by the game provider. Even though most computer-based TCGs rely on a trusted third-party (TTP) for preventing cheating during trades, allowing them to securely do so in the absence of such entity, as in a Peer-to-Peer (P2P) scenario, remains a challenging task. Potential solutions for this challenge can be based on e-cash protocols, but not without adaptations, as those scenarios display different requirements: for example, TCGs should allow users to play with the cards under their possession, not only to be able to pass those cards over as with digital coins. In this work, we present and discuss the security requirements for allowing cards to be traded in TCGs and how they relate to e-cash. We then propose a concrete and efficient TTP-free protocol for trading cards in a privacy-preserving manner. The construction is based on a secure transferable e-cash protocol and on a P-signature scheme converted to the asymmetric pairing setting. According to our experimental results, the proposed protocol is quite efficient for use in practice: an entire deck is stored in less than 5 MB, while it takes a few seconds to be prepared for a match; the verification of the cards, on its turn, takes less time than an usual match, and can be performed in background while the game is played. / Jogos de cartas colecionáveis (TCG, do inglês Trading Card Game) diferem de jogos de cartas tradicionais principalmente porque as cartas não são compartilhadas em uma partida. Especificamente, os jogadores usam suas próprias cartas (obtidas, e.g., por meio de compra ou troca com outros jogadores), as quais correspondem a um subconjunto de todas as cartas criadas pelo produtor do jogo. Embora a maioria dos TCGs digitais atuais dependam de um terceiro confiável (TTP, do ingês Trusted Third-Party) para prevenir trapaças durante trocas, permitir que os jogadores troquem cartas de maneira segura sem tal entidade, como é o caso em um cenário peer-to-peer (P2P), ainda é uma tarefa desafiadora. Possíveis soluções para esse desafio podem ser baseadas em protocolos de moeda eletrônica, mas não sem adaptações decorrentes dos requisitos diferentes de cada cenário: por exemplo, TCGs devem permitir que usuários joguem com as suas cartas, não apenas que passem-nas adiante como ocorre com moedas eletrônicas. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os principais requisitos de segurança para trocas de cartas TCGs e como eles se relacionam com moedas eletrônicas. Também é proposto um protocolo eficiente que permite trocas de cartas sem a necessidade de um TTP e com suporte a privacidade. A construção usa como base um protocolo seguro de moeda eletrônica e um protocolo de assinatura-P adaptado para utilizar emparelhamentos assimétricos, mais seguros que os simétricos. De acordo com os experimentos realizados, o protocolo proposto é bastante eficiente para uso na prática: são necessários apenas 5 MB para armazenar um baralho inteiro, enquanto a preparação do mesmo leva apenas alguns segundos; a verificação das cartas, por sua vez, é mais rápida que a duração comum de uma partida e pode ser executada em plano de fundo, durante a própria partida.

Orientador: Antônio Cândido Faleiros / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional - PROFMAT, 2013

Orientador: Prof. Dr. João Henrique Kleinschmidt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2015. / O termo Internet das Coisas se refere à interconexão de redes formadas por objetos inteligentes e as tecnologias disponíveis na Internet tradicional, assim como o conjunto das tecnologias que compõem esses objetos e de suas aplicações e serviços. A Internet das Coisas possui grandes limitações em recursos computacionais (como memória, processamento e taxa de transmissão da rede) e ainda são grandes os desafios para possibilitar segurança nas informações transmitidas. Toda implementação de segurança deve levar essas limitações em consideração, o que motivou essa pesquisa. Portanto este trabalho analisa diferentes arquiteturas de segurança para a Internet das Coisas, utilizando o protocolo DTLS e os protocolos que já estão sendo utilizados na Internet das Coisas. Nessa pesquisa foram estudados os principais conceitos de Internet das Coisas, suas camadas e protocolos, segurança, criptografia, gerenciamento de chaves, dando destaque ao protocolo DTLS. Foi utilizado o ambiente de simulação Contiki, para a realização de testes e verificação do consumo de recursos do sistema, como energia e tempo de uso do processador, obedecendo à pilha de protocolos das camadas disponíveis estudadas. Os resultados apresentaram a redução de consumo de energia e tempo em relação ao formato do DTLS, modelo de handshake e arquitetura de segurança.

A descoberta do algoritmo de Shor, para a fatoração de inteiros em tempo polinomial, motivou esforços rumo a implementação de um computador quântico. Ele é capaz de quebrar os principais criptossistemas de chave pública usados hoje (RSA e baseados em curvas elípticas). Estes fornecem diversos serviços de segurança, tais como confidencialidade e integridade dos dados e autenticação da fonte, além de possibilitar a distribuição de uma chave simétrica de sessão. Para quebrar estes criptossistemas, um computador quântico grande (2000 qubits) é necessário. Todavia, alternativas começaram a ser investigadas. As primeiras respostas vieram da própria mecânica quântica. Apesar das propriedades interessantes encontradas na criptografia quântica, um criptossistema completo parece inatingível, principalmente devido as assinaturas digitais, essenciais para a autenticação. Foram então propostos criptossitemas baseadas em problemas puramente clássicos que (acredita-se) não são tratáveis por computadores quânticos, que são chamadas de pós-quânticas. Estes sistemas ainda sofrem da falta de praticidade, seja devido ao tamanho das chaves ou ao tempo de processamento. Dentre os criptossistemas pós-quânticos, destacam-se o McEliece e o Niederreiter. Por si só, nenhum deles prevê assinaturas digitais, no entanto, as assinaturas CFS foram propostas, complementandos. Ainda que computadores quânticos de propósito geral estejam longe de nossa realidade, é possível imaginar um circuito quântico pequeno e dedicado. A melhoria trazida por ele seria a diferença necessária para tornar essas assinaturas práticas em um cenário legitimamente pós-quântico. Neste trabalho, uma arquitetura híbrida quântica/clássica é proposta para acelerar algoritmos criptográficos pós-quânticos. Dois coprocessadores quânticos, implementando a busca de Grover, são propostos: um para auxiliar o processo de decodificação de códigos de Goppa, no contexto do criptossistema McEliece; outro para auxiliar na busca por síndromes decodificáveis, no contexto das assinaturas CFS. Os resultados mostram que em alguns casos, o uso de um coprocessador quântico permite ganhos de até 99; 7% no tamanho da chave e até 76; 2% em tempo de processamento. Por se tratar de um circuito específico, realizando uma função bem específica, é possível manter um tamanho compacto (300 qubits, dependendo do que é acelerado), mostrando adicionalmente que, caso computadores quânticos venham a existir, eles viabilizarão os criptossistemas pós-quânticos antes de quebrar os criptossistemas pré-quânticos. Adicionalmente, algumas tecnologias de implementação de computadores quânticos são estudadas, com especial enfoque na óptica linear e nas tecnologias baseadas em silício. Este estudo busca avaliar a viabilidade destas tecnologias como potenciais candidatas à construção de um computador quântico completo e de caráter pessoal. / The discovery of the Shor algorithm, which allows polynomial time factoring of integers, motivated efforts towards the implementation of a quantum computer. It is capable of breaking the main current public key cryptosystems used today (RSA and those based on elliptic curves). Those provide a set of security services, such as data confidentiality and integrity and source authentication, and also the distribution of a symmetric session key. To break those cryptosystem, a large quantum computer (2000 qubits) is needed. Nevertheless, cryptographers have started to look for alternatives. Some of which came from quantum mechanics itself. Despite some interesting properties found on quantum cryptography, a complete cryptosystem seems intangible, specially because of digital signatures, necessary to achieve authentication. Cryptosystems based on purely classical problems which are (believed) not treatable by quantum computers, called post-quantum, have them been proposed. Those systems still lacks of practicality, either because of the key size or the processing time. Among those post-quantum cryptosystems, specially the code based ones, the highlights are the McEliece and the Niederreiter cryptosystems. Per se, none of these provides digital signatures, but, the CFS signatures have been proposed, as a complement to them. Even if general purpose quantum computers are still far from our reality, it is possible to imagine a small dedicated quantum circuit. The benefits brought by it could make the deference to allow those signatures, in a truly post-quantum scenario. In this work, a quantum/classical hybrid architecture is proposed to accelerate post-quantum cryptographic algorithms. Two quantum coprocessors, implementing the Grover search, are proposed: one to assist the decoding process of Goppa codes, in the context of the McEliece and Niederreiter cryptosystems; another to assist the search for decodable syndromes, in the context of the CFS digital signatures. The results show that, for some cases, the use of the quantum coprocessor allows up to 99; 7% reduction in the key size and up to 76; 2% acceleration in the processing time. As a specific circuit, dealing with a well defined function, it is possible to keep a small size (300 qubits), depending on what is accelerated), showing that, if quantum computers come to existence, they will make post-quantum cryptosystems practical before breaking the current cryptosystems. Additionally, some implementation technologies of quantum computers are studied, in particular linear optics and silicon based technologies. This study aims to evaluate the feasibility of those technologies as potential candidates to the construction of a complete and personal quantum computer.

Trading card games (TCG) are distinct from traditional card games mainly because, in the former, the cards are not shared among players in a match. Instead, users play with the cards they own (e.g., that have been purchased or traded with other players), which correspond to a subset of all cards produced by the game provider. Even though most computer-based TCGs rely on a trusted third-party (TTP) for preventing cheating during trades, allowing them to securely do so in the absence of such entity, as in a Peer-to-Peer (P2P) scenario, remains a challenging task. Potential solutions for this challenge can be based on e-cash protocols, but not without adaptations, as those scenarios display different requirements: for example, TCGs should allow users to play with the cards under their possession, not only to be able to pass those cards over as with digital coins. In this work, we present and discuss the security requirements for allowing cards to be traded in TCGs and how they relate to e-cash. We then propose a concrete and efficient TTP-free protocol for trading cards in a privacy-preserving manner. The construction is based on a secure transferable e-cash protocol and on a P-signature scheme converted to the asymmetric pairing setting. According to our experimental results, the proposed protocol is quite efficient for use in practice: an entire deck is stored in less than 5 MB, while it takes a few seconds to be prepared for a match; the verification of the cards, on its turn, takes less time than an usual match, and can be performed in background while the game is played. / Jogos de cartas colecionáveis (TCG, do inglês Trading Card Game) diferem de jogos de cartas tradicionais principalmente porque as cartas não são compartilhadas em uma partida. Especificamente, os jogadores usam suas próprias cartas (obtidas, e.g., por meio de compra ou troca com outros jogadores), as quais correspondem a um subconjunto de todas as cartas criadas pelo produtor do jogo. Embora a maioria dos TCGs digitais atuais dependam de um terceiro confiável (TTP, do ingês Trusted Third-Party) para prevenir trapaças durante trocas, permitir que os jogadores troquem cartas de maneira segura sem tal entidade, como é o caso em um cenário peer-to-peer (P2P), ainda é uma tarefa desafiadora. Possíveis soluções para esse desafio podem ser baseadas em protocolos de moeda eletrônica, mas não sem adaptações decorrentes dos requisitos diferentes de cada cenário: por exemplo, TCGs devem permitir que usuários joguem com as suas cartas, não apenas que passem-nas adiante como ocorre com moedas eletrônicas. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os principais requisitos de segurança para trocas de cartas TCGs e como eles se relacionam com moedas eletrônicas. Também é proposto um protocolo eficiente que permite trocas de cartas sem a necessidade de um TTP e com suporte a privacidade. A construção usa como base um protocolo seguro de moeda eletrônica e um protocolo de assinatura-P adaptado para utilizar emparelhamentos assimétricos, mais seguros que os simétricos. De acordo com os experimentos realizados, o protocolo proposto é bastante eficiente para uso na prática: são necessários apenas 5 MB para armazenar um baralho inteiro, enquanto a preparação do mesmo leva apenas alguns segundos; a verificação das cartas, por sua vez, é mais rápida que a duração comum de uma partida e pode ser executada em plano de fundo, durante a própria partida.