Capítulo 21 — Segurança quântica e pós-quântica: modelos de sistema
Mapa da aula
Aula 21 publicada. Mapa, exemplo, EX041.
flowchart TD
N0["21.1 O que o modelo contém"]
N1["21.2 Classes de exposição"]
N2["21.3 Comparando alternativas"]
N3["21.5 Atividade prática"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4
N4 --> EX["Exemplo resolvido"]
EX --> Q["Exercício EX041"]
Desenho lógico
flowchart LR
N0["21.1 O que o modelo contém"]
N1["21.2 Classes de exposição"]
N2["21.3 Comparando alternativas"]
N3["21.5 Atividade prática"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> Q["EX041"]
[21.1 O que o modelo contém]
|
v
[21.2 Classes de exposição]
|
v
[21.3 Comparando alternativas]
|
v
[21.5 Atividade prática]
|
v
[Síntese]
|
v
[Exemplo resolvido] --> [Exercício EX041]
Objetivos de aprendizagem
Você vai (1) construir um modelo de sistema que liste componentes, interfaces e funções criptográficas; (2) classificar cada função pela exposição quântica; (3) registrar a responsabilidade e os mecanismos de mudança; e (4) usar o modelo para comparar alternativas de migração.
21.1 O que o modelo contém
Um modelo de sistema para a segurança quântica lista, para cada componente, as suas funções criptográficas (estabelecimento de chaves, autenticação, proteção de dados, integridade de código), os algoritmos usados, os parâmetros, a biblioteca ou o hardware que os implementa, o responsável e o mecanismo de mudança — configuração, atualização de software, versão do fornecedor ou substituição do hardware. O modelo estende o diagrama de fluxo de dados do Capítulo 16 com os fatos necessários para estimar o esforço.
O mecanismo de mudança costuma ser o fato decisivo, porque define quanto tempo uma mudança leva. A HCU o preenche responsável por responsável.
21.2 Classes de exposição
Classifique cada função: exposta ao HNDL (estabelecimento de chaves clássico que protege dados cuja confidencialidade dura além de um z plausível); exposta à falsificação posterior (assinaturas clássicas cuja confiança precisa durar além de z, ou que não podem ser substituídas rapidamente); adequada diante do Grover (funções simétricas e de hash com tamanhos suficientes); e desconhecida. A classe desconhecida não é um erro de arredondamento; ela costuma conter os itens mais difíceis, como os dispositivos embarcados.
A HCU registra o motivo de cada classificação para que ela possa ser revisada. Uma função só sai da classe desconhecida quando chegam evidências, como uma exportação de configuração ou uma declaração do fornecedor testada.
21.3 Comparando alternativas
Com o modelo, as alternativas se tornam comparáveis. Para a VPN das agências da HCU: (a) atualizar o firmware dos equipamentos para suportar a troca de chaves híbrida no IKEv2 conforme a RFC 9370; (b) acrescentar uma chave pré-compartilhada misturada ao IKEv2 conforme a RFC 8784, como camada pós-quântica provisória; (c) substituir os equipamentos. O modelo registra, para cada uma, o mecanismo de mudança, a proteção obtida, o custo operacional e o risco residual. A opção (b) protege contra o HNDL rapidamente se as chaves forem bem gerenciadas; (a) é o alvo; (c) só é necessária onde o suporte no firmware nunca chegar.
21.4 Exemplo resolvido
A HCU modela o seu parque de terminais de cartão: 3.000 terminais, troca de chaves ECDH com o switch de pagamentos, firmware assinado com RSA, atualizações controladas pelo fornecedor e uma ROM de boot no hardware que verifica apenas RSA. Exposição: a troca de chaves está exposta ao HNDL apenas para os dados de cartão de vida curta (prioridade baixa); a assinatura do firmware está exposta à falsificação posterior e a ROM de boot não pode mudar, então o caminho realista é a substituição no fim da vida útil, com um requisito de compras de assinatura pós-quântica do firmware.
O modelo transforma um problema técnico difícil numa decisão de planejamento com data conhecida: os ciclos de substituição já estão no orçamento da HCU, então acrescentar um requisito à próxima compra custa pouco agora e evita uma substituição não planejada depois.
21.5 Atividade prática
Modele três componentes da HCU (gateway web, AC interna, caixa eletrônico) numa tabela com função, algoritmo, implementação, responsável, mecanismo de mudança e classe de exposição.
Para cada componente, o mecanismo de mudança deve dizer quem age: a equipe da HCU mudando a configuração, um fornecedor entregando uma atualização ou uma substituição de hardware. Marque a classe de exposição com um motivo curto. Se você não conseguir determinar um item, escreva desconhecido em vez de adivinhar, e anote que evidência resolveria a questão. Compare a sua tabela com a de um colega; as divergências costumam revelar uma hipótese que um de vocês fez em silêncio.
21.6 Erros comuns e limites
- Omitir os mecanismos de mudança, o que esconde o esforço real.
- Tratar os itens desconhecidos como de baixo risco.
- Modelar apenas servidores e esquecer dispositivos e parceiros.
O mecanismo de mudança define o esforço: uma mudança de configuração pode levar um dia, enquanto uma substituição de hardware leva anos. Os itens desconhecidos costumam ser desconhecidos por serem antigos ou fechados, o que os torna mais propensos a ser difíceis, e não menos. Os dispositivos e os parceiros carregam boa parte do risco num ambiente financeiro, dos terminais de cartão aos enlaces com bancos parceiros, e deixá-los de fora faz o modelo parecer mais simples que a realidade.
Exercícios
- EX041 — Classe de exposição. Classifique: TLS para o aplicativo móvel (dados de sessão guardados por 7 anos), cifração AES-256 do arquivo, assinatura de código RSA para ferramentas internas, criptografia desconhecida nos dispensadores de cédulas dos caixas eletrônicos. Rubrica: 3 = quatro classes corretas com motivos.
- EX042 — Alternativas. Compare as opções (a) e (b) de 21.3 quanto à proteção, ao esforço e ao risco residual. Rubrica: 3 = três dimensões para cada uma.
Síntese
Um modelo de sistema registra funções criptográficas, implementações, responsáveis e mecanismos de mudança, classifica a exposição e torna as alternativas comparáveis segundo critérios explícitos.
Continue estudando — capítulo 21 de 40
← Capítulo 20 · Índice de capítulos do curso · Capítulo 22 →
Siga para a próxima lição escrita.