Capítulo 31 — Segurança quântica e pós-quântica: casos avançados

Mapa da aula

Aula 31 publicada. Mapa, exemplo, EX061.

flowchart TD
  N0["31.1 Dispositivos restritos"]
  N1["31.2 Assinaturas com estado na prática"]
  N2["31.3 Assinaturas e arquivos de longo prazo"]
  N3["31.4 Parceiros e fornecedores"]
  N4["31.6 Atividade prática"]
  N5["Síntese"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5
  N5 --> EX["Exemplo resolvido"]
  EX --> Q["Exercício EX061"]

Desenho lógico

flowchart LR
  N0["31.1 Dispositivos restritos"]
  N1["31.2 Assinaturas com estado na prática"]
  N2["31.3 Assinaturas e arquivos de longo prazo"]
  N3["31.4 Parceiros e fornecedores"]
  N4["31.6 Atividade prática"]
  N5["Síntese"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5 --> Q["EX061"]

[31.1 Dispositivos restritos]
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[31.2 Assinaturas com estado na prática]
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[31.3 Assinaturas e arquivos de longo prazo]
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[31.4 Parceiros e fornecedores]
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[31.6 Atividade prática]
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[Síntese]
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[Exemplo resolvido] --> [Exercício EX061]

Objetivos de aprendizagem

Você vai (1) analisar migrações com dispositivos restritos, assinaturas de longo prazo e parceiros; (2) aplicar a gestão de assinaturas com estado; (3) planejar a proteção de arquivos de longo prazo; e (4) raciocinar sobre as dependências de terceiros.

31.1 Dispositivos restritos

Os terminais de cartão, os caixas eletrônicos e os controladores prediais têm memória limitada, processadores lentos e vidas úteis longas. O ML-KEM é rápido o bastante para a maioria, mas os tamanhos das chaves e das assinaturas podem exceder os buffers, e as ROMs de boot que verificam apenas RSA não podem mudar. O plano realista combina atualizações de firmware onde possível, gateways que terminam os protocolos pós-quânticos na frente dos dispositivos que não conseguem fazê-lo e requisitos de compras para que os substitutos estejam prontos.

Na HCU, os 3.000 terminais de cartão são o caso mais claro. Cada modelo precisa de um registro do que o seu firmware consegue verificar e de quanta memória tem, para que o plano possa dizer quais terminais serão atualizados e quais ficarão atrás de um gateway até serem substituídos.

31.2 Assinaturas com estado na prática

O LMS e o XMSS (SP 800-208) exigem que cada chave de uso único seja usada uma vez. O estado precisa sobreviver a quedas, backups e failover de HSM sem retroceder. A SP 800-208 exige que esses esquemas sejam gerados e usados dentro de módulos criptográficos de hardware e proíbe exportar as chaves privadas, o que reflete o perigo da duplicação do estado. As organizações que os usam planejam com antecedência o número total de assinaturas e monitoram a capacidade restante.

Esgotar as chaves de uso único interrompe completamente a assinatura, então o planejamento de capacidade faz parte do projeto.

31.3 Assinaturas e arquivos de longo prazo

Uma hipoteca assinada com ECDSA hoje ainda precisa ser verificável daqui a 30 anos. Se um computador quântico puder falsificar o ECDSA mais tarde, um falsificador poderia antedatar documentos. Os sistemas de arquivo tratam isso com carimbos de tempo e registros de evidência renovados com algoritmos mais fortes antes que os antigos enfraqueçam; a renovação prova que o documento existia enquanto a sua assinatura original ainda era confiável. Os arquivos cifrados precisam de um cuidado semelhante: recifrar com chaves novas não ajuda se os textos cifrados antigos ou as chaves envelopadas já tiverem sido copiados.

Para a HCU, isso significa que o plano do arquivo cobre as assinaturas, os carimbos de tempo e as chaves em conjunto.

31.4 Parceiros e fornecedores

As redes de pagamento, os provedores de serviços compartilhados e os reguladores definem requisitos que a HCU não consegue mudar sozinha. Os planos de migração listam as dependências de parceiros, pedem roteiros e incluem cláusulas contratuais de suporte a algoritmos e de divulgação do inventário.

Onde um parceiro ainda não consegue dizer quando vai suportar algoritmos pós-quânticos, o plano registra isso como uma dependência em aberto, com um responsável e uma data para perguntar de novo, em vez de supor que o parceiro estará pronto a tempo. A HCU acompanha assim a sua rede de pagamentos e o seu provedor do sistema bancário central, já que os dois controlam fluxos que ela não consegue mudar sozinha.

31.5 Exemplo resolvido

O fornecedor dos caixas eletrônicos da HCU oferece uma atualização de firmware que suporta o ML-KEM no enlace entre o caixa eletrônico e o switch, mas não a assinatura pós-quântica do firmware, porque a ROM de boot verifica apenas RSA. Decisão: implantar a atualização da troca de chaves para proteger o tráfego relacionado aos PINs (de vida curta, mas sensível), aceitar o risco residual de falsificação posterior no firmware até a substituição em cinco anos e exigir a verificação de boot com LMS ou ML-DSA na licitação da substituição.

O risco residual é escrito no registro de riscos com um responsável, para que seja revisado todo ano, em vez de esquecido até a chegada da substituição.

31.6 Atividade prática

Escreva um plano de uma página para o arquivo de hipotecas de 30 anos da HCU, cobrindo assinaturas, carimbos de tempo, cifração e envelopamento de chaves.

Diga quais documentos precisam de proteção pelo período inteiro, quando os registros de evidência serão renovados, como a renovação é acionada e quem é o responsável. Explique como o plano lida com os textos cifrados e as chaves envelopadas que podem já ter sido copiados, já que a recifração sozinha não os ajuda. Termine com as três primeiras ações que a HCU deveria tomar este ano e a evidência que cada uma vai produzir. Limite-se a uma página.

31.7 Erros comuns e limites

• Usar assinaturas com estado em software sem estado protegido.
• Supor que a recifração corrige a exposição passada.
• Deixar as dependências de parceiros fora do plano.
• Tratar um gateway na frente de dispositivos antigos como permanente, e não como uma ponte até a substituição.
• Renovar os carimbos de tempo do arquivo apenas depois que o algoritmo antigo já está em dúvida, quando a renovação já não consegue provar nada.
• Planejar o número total de assinaturas com estado sem prever o uso em testes, backup e failover.
• Comprar dispositivos substitutos sem a verificação de boot pós-quântica na licitação.

Exercícios

• EX061 — Retrocesso do estado. Descreva o que acontece se um signatário LMS for restaurado do backup de ontem e assinar de novo. Rubrica: 3 = reutilização da chave de uso único, risco de falsificação, prevenção.
• EX062 — Renovação do arquivo. Explique por que a renovação dos carimbos de tempo precisa ocorrer antes que o algoritmo original seja enfraquecido. Rubrica: 3 = prova de existência enquanto a confiança se mantinha.

Síntese

Os dispositivos restritos, as assinaturas com estado, os arquivos de longo prazo e as dependências de parceiros exigem planos que combinem atualizações, gateways, compras, renovação e contratos.