This work introduces a new encryption algorithm. The main motivation to the suggested algorithm is to attempt to open new ways and alternative visions that may be eventually integrated into well established cryptography algorithms being used today. When RSA, DES, and several other algorithms are compared, at least a common and central point can be identified; the majority of the known algorithms provides security based on the concept of one-way mathematical functions that are "easy" to be used but "hard" to be broken. The trust on this mathematical statement is fair enough for now; but in a mid-term future, as a foresight act, new technologies can indeed emerge and shake this belief. This work highlights the threat that the Quantum Computers can bring to the current cryptographic algorithms and it proposes a new encryption technique that might be used in conjunction with the current technology. The new algorithm is solely based on low processing power, efficient network communication and uncertainty of the discovery of information.

O uso da tecnologia de voz sobre IP (VoIP) vem se tornando cada vez mais comum no mundo todo. No entanto, a implantação dessa tecnologia associada à necessidade de garantia de sigilo do canal compatível a sua precursora, a telefonia comutada, ainda é um desafio. Apesar de haver certo consenso em como prover o transporte seguro do dado multimídia transportado em uma conferência, ainda existe discussões de como efetuar a negociação de forma protegida das chaves que permitirão a criação do canal criptografado. Quando se deseja criar esse canal de forma independente de qualquer infra-estrutura de segurança existente, tais como nos cenários fim-a-fim, onde apenas os terminais envolvidos devem ser os responsáveis por essa proteção, as alternativas se resumem a apenas três: o uso dos protocolos S/MIME, MIKEY ou ZRTP. Apesar desses frameworks resolverem satisfatoriamente o problema, eles possuem limitações que os impedem de atender todos os cenários de implementação existentes. O presente artigo apresenta um novo modo de transporte para o MIKEY, o MIKEY-DHHMAC-SAS, que mantém as características principais do protocolo, mas adiciona algumas existentes no ZRTP, solucionando assim as limitações dos protocolos existentes, podendo ser usado em qualquer conferência segura fim-a-fim.

O crescimento das transações eletrônicas pela Internet fez aumentar as exigências do uso da certificação digital para garantir o nível de confiança necessário para cada negócio. Tendo isto em vista, o governo brasileiro estabeleceu a ICP-Brasil para definir regras sobre o uso dos certificados digitais nas aplicações da web. A Autoridade Certificadora Raiz da ICP-Brasil representa uma entidade crítica que necessita ter processos de segurança envolvidos em suas operações, principalmente mecanismos relacionados à proteção da chave privada de assinatura. Essa pesquisa trata a definição de uma arquitetura lógica completa para uma Autoridade Certificadora (AC), abordando o Ambiente de Assinatura de Certificados, ponto central deste trabalho, e o Ambiente de Gerenciamento de Certificados. Os requisitos de segurança considerados nesta especificação foram os mesmos definidos para a AC-Raiz da ICP-Brasil. Também foi desenvolvido um sistema de gerenciamento de chaves criptográficas cujo principal objetivo é proteger a chave privada de assinatura de uma AC, utilizando o conceito de defesa em profundidade. O software criptográfico foi desenvolvido de acordo com a arquitetura proposta e é representado por dois diferentes sistemas: aplicação da AC-Raiz e a aplicação do HSM. O primeiro é responsável pelas requisições de assinatura de hash, e o segundo que possui dois modos de operação, é responsável por assinar valores de hash (modo de assinatura), e pela inicialização da estrutura de chaves do HSM (modo de geração de chaves). O sistema completo pode ser anexado a outras aplicações para alcançar os objetivos de uma AC específica. A abordagem deste trabalho refere-se ao gerenciamento de insumos considerados críticos sob o ponto de vista da tecnologia da informação. Portanto, embora sejam utilizados recursos computacionais para alcançar os objetivos propostos, o foco é o gerenciamento lógico de informações sensíveis representadas pelas chaves criptográficas da AC.

Com o aumento do poder computacional e o surgimento de algoritmos eficientes que compromete a segurança dos sistemas criptográficos faz-se necessário o desenvolvimento de criptossistemas mais robustos e eficientes, assim como bibliotecas que dêem suporte a esses algoritmos. A utilização de curvas elípticas em sistemas criptográficos é uma das alternativas, pois oferece segurança similar ou superior com chaves significativamente menores. O modelo de criptografia de chave pública baseada em identidade é bastante atraente, pois a própria identidade do usuário é utilizada como chave pública, sem a necessidade de gerenciamento da chave pública e certificados digitais. O objetivo deste trabalho é prover todos os recursos/algoritmos necessários à biblioteca Elliptix Lite, a fim de oferecer suporte à implementação de modelos criptográficos de chave pública baseado em identidade. A biblioteca Elliptix Lite foi inicialmente desenvolvida por Barreto (2000) e aprimorada em Paiva (2005). A implementação inicial propõe funcionalidades de curvas elípticas em E(Fp) e sua aritmética, a extensão realizada por Paiva (2005) propões funcionalidades da aritmética de corpos finitos para corpos estendidos em Fpk e o emparelhamento de Tate. Entretanto, os algoritmos implementados na biblioteca, especialmente os desenvolvidos por Paiva (2005) não foram verificados e testados utilizando parâmetros considerados seguros para fins criptográficos. Deste modo, este trabalho propõe testar e implementar novos algoritmos com o objetivo de desenvolver sistemas criptográficos baseado em identidade utilizando a biblioteca Elliptix Lite com parâmetros considerados seguros.

A crescente demanda experimentada nos últimos anos pela informação traz como uma de suas contrapartidas, a necessidade da utilização de mecanismos para a sua proteção. Preservar o conhecimento é uma necessidade premente e permanente dos dias de hoje. Nesta direção propõe-se um trabalho com o intuito de salvaguardar as informações digitais tramitadas entre os diversos elos de desenvolvimento de qualquer projeto de comunicações seguras, a exemplo do que pode vir a ocorrer em projetos como aquele do CC-SIVAM. Associado a um projeto de comunicações digitais seguras tem-se a interligação de diversas áreas do conhecimento, sendo que serão abordados aqui, aqueles referentes à criptografia e sistemas computacionais. O plano do trabalho desenvolvido obedece à linha cronológica desde o surgimento da criptografia até os dias atuais onde selecionamos os conceitos e técnicas a serem aplicados no desenvolvimento do produto final. Foi feita uma tentativa de inclusão da maior quantidade de informações a respeito de um projeto de comunicações digitais seguras para que o conjunto dessas fosse autocontida.Tem-se, ainda, um protótipo com grande quantidade de funcionalidades voltadas à segurança, implementadas.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2936_1.pdf: 5341800 bytes, checksum: a5ccda133be4a528522f870ef9096677 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Há uma grande variedade de aplicações para redes de sensores sem-fio (RSSFs) tais como monitoramento médico, aplicações militares, segurança de escritórios e residências, agricultura de precisão e assim por diante. Estas aplicações têm que lidar com as particularidades das RSSF como consumo de energia, baixa capacidade de processamento, dinamicidade na topologia da rede, escalabilidade, heterogeneidade de hardware dos sensores e limitada largura de banda. Devido à natureza inerentemente distribuída das RSSF, ameaças de segurança podem afetar a execução das aplicações. Tornar uma RSSF segura é uma tarefa complexa devido à natureza distribuída da aplicação e da rede, assim como as limitações de recursos do nó sensor (e.g., processamento e bateria). O principal objetivo da segurança é garantir a integridade, autenticidade e confidencialidade dos dados e afetar minimamente o tempo de vida da rede. Diante desse cenário, este trabalho propõe o SM-Sens, um middleware que facilita o desenvolvimento de aplicações distribuídas seguras escondendo a complexidade das RSSF e os mecanismos de segurança. O middleware utiliza criptografia simétrica e de chave pública, autenticação de mensagens, distribuição de chaves baseado no papel que o nó sensor desempenha. As defesas providas pelo middleware são eficientes contra muitos ataques (e.g., encaminhamento seletivo,buraco negro,sybil entre outros), prevenindo-os ou minimizando os danos causados

Sob o modelo de criptografia de chave pública baseada em identidades (ID-PKC), a própria identidade dos usuários é usada como chave pública, de modo a dispensar a necessidade de uma infra-estrutura de chaves públicas (ICP), na qual o gerenciamento de certificados digitais é complexo. Por outro lado, sistemas nesse modelo requerem uma entidade capaz de gerar chaves secretas. Essa entidade é conhecida por PKG (Private Key Generator); ela possui uma chave-mestra e mantém custódia das chaves secretas geradas a partir dessa chave-mestra. Naturalmente, a custódia de chaves é indesejável em muitas aplicações. O conceito de Criptografia de Chave Pública sem Certificado, ou Certificateless Public Key Cryptography (CL-PKC), foi proposto para que a custódia de chaves fosse eliminada, mantendo, porém, as características de interesse: a não necessidade de uma ICP e a eliminação de certificados digitais. CL-PKC deixa de ser um sistema baseado em identidades, pois é introduzida uma chave pública, gerada a partir de uma informação secreta do usuário. Nesta dissertação, apresentamos a construção de dois esquemas, um CL-PKE e um CL-PKS, baseados em emparelhamentos bilineares sobre curvas elípticas. Ambas propostas: (1) eliminam custódia de chaves; (2) dispensam certificados digitais; (3) são mais eficientes, sob certos aspectos, que esquemas anteriormente publicados; (4) e são seguros contra ataques adaptativos de texto cifrado escolhido (em CL-PKE) e contra ataques adaptativos de mensagem escolhida (em CL-PKS), sob o modelo de oráculos aleatórios. / Under the model of Identity Based Cryptography (ID-PKC), the public key can be the user's identity, therefore it does not require a Public Key Infrastructure (PKI) with its complex management of Digital Certificates. On the other hand, this system requires a Private Key Generator (PKG), a trusted authority who is in possession of a master key and can generate any of the private keys. In this way, PKG can exercise the so-called key escrow, which is undesirable in many applications. The concept of Certificateless Public Key Cryptography (CL-PKC) was proposed in order to remove the key escrow characteristic of IBC, while it does not require PKI neither Digital Certificates to certify the public keys. CL-PKC is no more an IBC because public keys are introduced, to bind the identities with its secret keys. In this thesis we construct two schemes, one CL-PKE and one CL-PKS, based on bilinear pairing functions which: (1) does not allow key escrow by the PKG; (2) does not require Digital Certificates; (3) is more efficient, in some aspects, than previously published CL-PKE and CL-PKS schemes; (4) and is secure in the sense that it is strong against adaptive chosen ciphertext attacks (in CL-PKE) and adaptive chosen message attacks (in CL-PKS), under Random Oracle Model.

Sob o modelo de criptografia de chave pública baseada em identidades (ID-PKC), a própria identidade dos usuários é usada como chave pública, de modo a dispensar a necessidade de uma infra-estrutura de chaves públicas (ICP), na qual o gerenciamento de certificados digitais é complexo. Por outro lado, sistemas nesse modelo requerem uma entidade capaz de gerar chaves secretas. Essa entidade é conhecida por PKG (Private Key Generator); ela possui uma chave-mestra e mantém custódia das chaves secretas geradas a partir dessa chave-mestra. Naturalmente, a custódia de chaves é indesejável em muitas aplicações. O conceito de Criptografia de Chave Pública sem Certificado, ou Certificateless Public Key Cryptography (CL-PKC), foi proposto para que a custódia de chaves fosse eliminada, mantendo, porém, as características de interesse: a não necessidade de uma ICP e a eliminação de certificados digitais. CL-PKC deixa de ser um sistema baseado em identidades, pois é introduzida uma chave pública, gerada a partir de uma informação secreta do usuário. Nesta dissertação, apresentamos a construção de dois esquemas, um CL-PKE e um CL-PKS, baseados em emparelhamentos bilineares sobre curvas elípticas. Ambas propostas: (1) eliminam custódia de chaves; (2) dispensam certificados digitais; (3) são mais eficientes, sob certos aspectos, que esquemas anteriormente publicados; (4) e são seguros contra ataques adaptativos de texto cifrado escolhido (em CL-PKE) e contra ataques adaptativos de mensagem escolhida (em CL-PKS), sob o modelo de oráculos aleatórios. / Under the model of Identity Based Cryptography (ID-PKC), the public key can be the user's identity, therefore it does not require a Public Key Infrastructure (PKI) with its complex management of Digital Certificates. On the other hand, this system requires a Private Key Generator (PKG), a trusted authority who is in possession of a master key and can generate any of the private keys. In this way, PKG can exercise the so-called key escrow, which is undesirable in many applications. The concept of Certificateless Public Key Cryptography (CL-PKC) was proposed in order to remove the key escrow characteristic of IBC, while it does not require PKI neither Digital Certificates to certify the public keys. CL-PKC is no more an IBC because public keys are introduced, to bind the identities with its secret keys. In this thesis we construct two schemes, one CL-PKE and one CL-PKS, based on bilinear pairing functions which: (1) does not allow key escrow by the PKG; (2) does not require Digital Certificates; (3) is more efficient, in some aspects, than previously published CL-PKE and CL-PKS schemes; (4) and is secure in the sense that it is strong against adaptive chosen ciphertext attacks (in CL-PKE) and adaptive chosen message attacks (in CL-PKS), under Random Oracle Model.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Given the evolution of the data communication field, and the resulting increase of the information flow in data, networks security became a major concern. Modern cryptographic methods are mathematically reliable. However their implementation in hardware leaks confidential information through side-channels like power consumption and electromagnetic emissions. Although performance issues are crucial for a hardware design, aspects of robustness against attacks based on side-channel informations have gained much attention in recent years. This work focuses on hardware architectures based on the RSA public-key algorithm, originally proposed in 1977 by Rivest, Shamir and Adleman. This algorithm has the modular exponentiation as its main operation and it is performed through successive modular multiplications. Because the RSA involves integers of 1024 bits or more, the inherent division of modular multiplications became the main concern. The Montgomery algorithm, proposed in 1985, is a largely used method for hardware designs of modular multiplications, because it avoids divisions and all operations are performed in a multiple-precision context with all terms represented in a numerical base, generally, a power of two. This dissertation proposes a systolic architecture able to perform the Montgomery modular multiplication with multiple-precision arithmetic. Following, an improvement to the systolic architecture is presented, through an architecture that computes the Montgomery multiplication by multiplexing the multi-precision arithmetic processes. The multiplexed architecture is employed in the left-to-right square-and-multiply and square-and-multiply always modular exponentiation methods and is subjected to SPA (Simple Power Analysis) and SEMA (Simple Electromagnetic Analysis) side-channel attacks and robustness aspects are analysed. Different word sizes (numerical bases) are applied as well as different input operands. As an improvement to SPA and SEMA attacks, the power consumption and electromagnetic traces are demodulated in amplitude to eliminate the clock harmonics influence in the acquired traces. Finally, interpretations, conclusions and countermeasure propositions to the multiplexed architecture against the implemented side-channel attacks are presented. / Com a expansão da área de comunicação de dados e o consequente aumento do fluxo de informações, a segurança tem se tornado uma grande preocupação. Apesar dos métodos criptográficos modernos serem matematicamente seguros, sua implementação em hardware tende a apresentar fugas de informações confidenciais por canais laterais, tais como consumo de potência e emissões eletromagnéticas. Embora questões de desempenho sejam cruciais para um projeto de hardware, aspectos de robustez contra ataques baseados em fugas de informações por canais laterais tem ganhado maior atenção nos últimos anos. Neste trabalho, explora-se arquiteturas em hardware voltadas para o algoritmo de chave pública RSA, originalmente proposto em 1977 por Rivest, Shamir e Adleman. Este algoritmo possui como principal operação a exponenciação modular, e esta é calculada através de sucessivas multiplicações modulares. Sendo que o RSA envolve números inteiros da ordem de 1024 bits ou mais, a operação de divisão inerente em multiplicações modulares torna-se o principal problema. O algoritmo de Montgomery, proposto em 1985, é um método bastante utilizado na implementação da multiplicação modular em hardware, pois além de evitar divisões, trabalha em um contexto de precisão múltipla com termos representados por bases numéricas, geralmente, potências de dois. Dentro deste contexto, propõe-se inicialmente uma arquitetura sistólica, baseada nas propriedades de aritmética de precisão múltipla do Algoritmo de Montgomery. Em seguida, apresenta-se uma melhoria para a arquitetura sistólica, através de uma arquitetura que realiza a multiplicação modular de Montgomery voltada à multiplexação dos processos aritméticos. A arquitetura multiplexada é empregada nos métodos de exponenciação modular left-to-right square-and-multiply e square-and-multiply always e é submetida a ataques por canais laterais SPA (Simple Power Analysis) e SEMA (Simple Electromagnetic Analysis) e aspectos de robustez da arquitetura multiplexada são analisados para diversos tamanhos de palavras (base numérica do algoritmo de Montgomery). Como proposta de melhoria aos ataques por canais laterais simples, os traços de consumo de potência e emissão eletromagnética são demodulados em amplitude de modo a eliminar a influência das harmônicas do sinal de clock sobre os traços coletados. Por fim, interpretações e conclusões dos resultados são apresentados, assim como propostas de contra-medidas para a arquitetura multiplexada com relação aos ataques por canais laterais realizados.

A criptografia de chave pública sem certificado (certificateless) é uma alternativa ao modelo convencional de criptografia assimétrica, pois a autenticação da chave pública ocorre implicitamente durante a execução dos protocolos, sem a necessidade de gerenciamento e distribuição de certificados digitais. Potencialmente reduz custos computacionais e o nível de segurança alcançado é maior quando comparado ao modelo baseado em identidade. Nesta tese de doutorado, modelos formais de segurança para acordo de chave com autenticação sem certificado são aprimorados visando dois objetivos paralelos: (1) aumentar o nível de confiança que usuários podem depositar na autoridade geradora de chaves secretas parciais e (2) viabilizar protocolos que sejam eficientes computacionalmente e com propriedades de segurança relevantes, dentre as quais se inclui resistência a ataques de adversários que têm total controle do canal de comunicação e que podem substituir chaves públicas de usuários por valores arbitrários. Para atestar que as melhorias efetuadas são praticáveis e possibilitam que os objetivos sejam alcançados, novos protocolos são propostos para o caso que envolve dois participantes na comunicação. Os protocolos são provados seguros, usando-se técnica de redução de problemas computacionais. / Certificateless public key cryptography is an alternative model to traditional asymmetric key cryptography, because the public key authentication occurs implicitly during a protocol run, with no need of digital certificates management and distribution. It has the potential to reduce computing costs, and it allows a higher security level than the one in the identity-based model. In this PhD thesis, formal security models for certificateless authenticated key agreement are improved with two independent objectives: (1) to increase the trust level for the partial secret key generating authority on which users rely, and (2) to enable computationally efficient protocols, with significant security properties, such as resistance against attacks from adversaries with full control of the communication channel, and from adversaries who are able to replace users\' public keys by any chosen value. In order to demonstrate that these improvements made are feasible and achieve the objectives, new protocols are proposed in the two-party case. These protocols are proved secure by using reduction techniques for provable security.