Capítulo 13 — Sistemas de dados
Mapa da aula
Aula 13 publicada. Mapa, exemplo, EX025.
flowchart TD
N0["13.1 Tempo de vida da confidencialidade"]
N1["13.2 Em repouso, em trânsito, em backups"]
N2["13.3 Cifragem em envelope"]
N3["13.4 Banco de dados e enlaces de replicação"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4
N4 --> EX["Exemplo resolvido"]
EX --> Q["Exercício EX025"]
Desenho lógico
flowchart LR
N0["13.1 Tempo de vida da confidencialidade"]
N1["13.2 Em repouso, em trânsito, em backups"]
N2["13.3 Cifragem em envelope"]
N3["13.4 Banco de dados e enlaces de replicação"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> Q["EX025"]
[13.1 Tempo de vida da confidencialidade]
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[13.2 Em repouso, em trânsito, em backups]
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[13.3 Cifragem em envelope]
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[13.4 Banco de dados e enlaces de replicação]
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[Síntese]
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[Exemplo resolvido] --> [Exercício EX025]
Objetivos de aprendizagem
Você vai (1) classificar os dados pelo tempo de vida da confidencialidade; (2) distinguir a cifragem em repouso, em trânsito e em backups; (3) entender a cifragem em envelope e o encapsulamento de chaves (key wrapping); e (4) identificar onde algoritmos vulneráveis à computação quântica protegem dados armazenados. O capítulo prepara os modelos de sistema e de dados (Capítulo 22).
13.1 Tempo de vida da confidencialidade
O insumo principal do risco quântico é por quanto tempo os dados precisam permanecer secretos. Os manifestos de contêineres da BPA importam por semanas; as declarações aduaneiras, por 25 anos; os registros de funcionários, por décadas. Classifique os dados primeiro pelo tempo de vida; a ordem da migração decorre disso.
O tempo de vida é definido pelo negócio e pela lei, não pela TI. Para as declarações aduaneiras, os 25 anos vêm das regras de retenção e de sensibilidade comercial, então o dono dos dados aprova o número. Os manifestos, que perdem valor depois que o navio parte, podem ficar na criptografia atual até a renovação normal, liberando esforço para as classes de vida longa. Registrar a origem de cada tempo de vida facilita responder a contestações posteriores.
13.2 Em repouso, em trânsito, em backups
Os dados em massa em repouso costumam ser cifrados com algoritmos simétricos (AES-GCM), que não são seriamente ameaçados por computadores quânticos com chaves de 256 bits. O perigo está em como as chaves simétricas são protegidas: se uma chave de dados é encapsulada com RSA ou transmitida por um canal protegido por ECDH que um adversário gravou, os dados herdam essa vulnerabilidade. Backups e arquivos copiados para terceiros ampliam a exposição.
Rastrear cada chave de dados desde a criação até todos os lugares em que é encapsulada ou enviada é a forma de encontrar essas dependências ocultas.
13.3 Cifragem em envelope
Os serviços de gestão de chaves em nuvem cifram os dados com uma chave de dados e encapsulam essa chave com uma chave mestra. Se a chave mestra é simétrica e fica dentro do serviço, o risco quântico é baixo; se as chaves são trocadas entre partes usando RSA-OAEP ou ECDH (como em muitos formatos de cifragem de documentos), o encapsulamento é o ponto fraco. KEMs pós-quânticos podem substituir esses encapsulamentos — a norma CMS agora tem um mecanismo baseado em KEM (RFC 9629).
A migração substitui apenas o encapsulamento, então os dados armazenados não precisam ser cifrados de novo.
13.4 Banco de dados e enlaces de replicação
A replicação de bancos de dados entre locais muitas vezes roda sobre TLS. Os fluxos de replicação gravados de um banco aduaneiro de 25 anos são um alvo privilegiado de coleta, o que faz dos enlaces de replicação candidatos precoces ao TLS híbrido.
O volume de replicação é grande e constante, o que o torna atraente para um adversário capaz de grampear uma única rota de fibra. Ao contrário do tráfego de navegadores, as duas pontas pertencem à BPA, então o TLS híbrido pode ser ativado assim que as bibliotecas dos dois servidores de banco de dados o suportarem, sem coordenação com parceiros. A mudança é testada verificando o grupo negociado na sessão de replicação e depois acompanhando o atraso da replicação por uma semana, para confirmar que o handshake maior não tem efeito operacional.
13.5 Exemplo resolvido
O arquivo aduaneiro da BPA: AES-256-GCM em repouso (aceitável), chaves de dados encapsuladas por um KMS local com chave mestra AES (aceitável), replicação noturna para um local de recuperação de desastres por TLS 1.2 com ECDHE (vulnerável à coleta) e exportações para a agência aduaneira nacional como arquivos cifrados com RSA (vulneráveis). Prioridades: o enlace de replicação e o formato de exportação.
As duas prioridades diferem quanto a quem precisa agir. O enlace de replicação é interno, então a BPA pode passá-lo para TLS híbrido numa única janela de manutenção. O formato de exportação exige que a agência aduaneira aceite um novo formato de arquivo, por exemplo CMS com ML-KEM conforme o RFC 9629, o que significa um plano de testes conjunto e uma data combinada. Começar essa conversa agora importa mais do que qualquer mudança interna.
13.6 Erros comuns e limites
- Substituir o AES "por causa da computação quântica" e deixar os encapsulamentos de chave com RSA.
- Ignorar os caminhos de backup e de exportação.
- Não classificar o tempo de vida dos dados antes de priorizar.
O AES-256 já resiste a Grover na prática, então substituí-lo gasta dinheiro onde não há lacuna, enquanto as chaves encapsuladas com RSA deixam a lacuna real aberta. A própria análise do arquivo da BPA encontrou os seus dois caminhos vulneráveis na replicação e nas exportações, não no armazenamento. Classificar primeiro o tempo de vida dos dados evita migrar manifestos de um mês antes dos registros aduaneiros de 25 anos e dá aos donos dos dados um número que eles podem defender na auditoria.
Exercícios
- EX025 — Classificar. Classifique seis conjuntos de dados da BPA pelo tempo de vida da confidencialidade e justifique. Rubrica: 3 = tempos de vida plausíveis e ligados à prioridade.
- EX026 — Encontrar o encapsulamento fraco. Num fluxo de cifragem de documentos que usa AES-256 e RSA-OAEP, identifique a etapa vulnerável à computação quântica e um substituto baseado em normas. Rubrica: 3 = o encapsulamento RSA; um KEM (por exemplo, ML-KEM via KEMRecipientInfo do CMS).
Síntese
O risco quântico para os dados armazenados vem pela troca e pelo encapsulamento de chaves, não pelo AES; classifique os dados pelo tempo de vida e depois corrija os enlaces de replicação, as exportações e os encapsulamentos.
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