Capítulo 15 — Fundamentos de segurança
Mapa da aula
Aula 15 publicada. Mapa, exemplo, EX029.
flowchart TD
N0["15.1 A tríade CID na migração"]
N1["15.2 Categorias de segurança"]
N2["15.3 Modelos de ataque"]
N3["15.4 Defesa em profundidade"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4
N4 --> EX["Exemplo resolvido"]
EX --> Q["Exercício EX029"]
Desenho lógico
flowchart LR
N0["15.1 A tríade CID na migração"]
N1["15.2 Categorias de segurança"]
N2["15.3 Modelos de ataque"]
N3["15.4 Defesa em profundidade"]
N4["Síntese"]
N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> Q["EX029"]
[15.1 A tríade CID na migração]
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[15.4 Defesa em profundidade]
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[Síntese]
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[Exemplo resolvido] --> [Exercício EX029]
Objetivos de aprendizagem
Você vai (1) aplicar confidencialidade, integridade e disponibilidade à migração criptográfica; (2) explicar os níveis de segurança e as cinco categorias de PQC do NIST; (3) distinguir modelos de ataque — gravação passiva, intermediário ativo (man-in-the-middle) e falsificação; e (4) entender a defesa em profundidade. O capítulo prepara a arquitetura de segurança (Capítulo 18).
15.1 A tríade CID na migração
A confidencialidade é ameaçada pelas trocas de chaves gravadas; a integridade e a autenticidade, pela futura falsificação de assinaturas em documentos e firmware de vida longa; a disponibilidade, pela própria migração — mensagens grandes demais, clientes incompatíveis, certificados expirados. Um plano que melhora a confidencialidade, mas provoca interrupções, falhou na disponibilidade.
O plano da BPA lista, portanto, para cada mudança, qual propriedade ela melhora e qual põe em risco. O TLS híbrido no portal melhora a confidencialidade e arrisca a disponibilidade por causa de handshakes maiores; o ML-DSA nos conhecimentos de embarque melhora a integridade de longo prazo e arrisca a disponibilidade para parceiros cujo software ainda não consegue verificá-lo. Cada risco recebe uma mitigação, como um canário ou um período de assinatura dupla.
15.2 Categorias de segurança
O NIST definiu cinco categorias de segurança pós-quântica por comparação com o custo de quebrar primitivas simétricas: a categoria 1 é pelo menos tão difícil quanto a busca de chave no AES-128, a categoria 3 quanto no AES-192, a categoria 5 quanto no AES-256; as categorias 2 e 4 se comparam com colisões do SHA-256 e do SHA-384. O ML-KEM-512/768/1024 visa as categorias 1/3/5 (FIPS 203). O CNSA 2.0 exige os conjuntos de categoria 5 (ML-KEM-1024, ML-DSA-87) para sistemas de segurança nacional.
A BPA não opera sistemas de segurança nacional, então a categoria 3 é o seu padrão, com a categoria 5 apenas onde os tempos de vida dos dados são os mais longos. Os bytes extras dos conjuntos maiores só são pagos onde compram alguma coisa.
15.3 Modelos de ataque
Gravação passiva agora, decifração depois ameaça a confidencialidade de tudo o que é protegido hoje por uma troca de chaves vulnerável. Ataques ativos com um computador quântico — personificar um servidor falsificando assinaturas — exigem que o CRQC exista no momento do ataque, então a migração das assinaturas é menos urgente para a autenticação de vida curta, mas urgente para as raízes de confiança de vida longa. A falsificação de assinaturas arquivadas ameaça documentos cujas assinaturas precisam continuar significativas por anos.
Associar cada sistema da BPA a esses modelos define as prioridades: a replicação aduaneira cai no primeiro, a autenticação TLS dos parceiros no segundo e os conhecimentos de embarque no terceiro.
15.4 Defesa em profundidade
A troca de chaves híbrida é defesa em profundidade entre pressupostos: o atacante precisa quebrar tanto o componente tradicional quanto o pós-quântico (RFC 9794). A agilidade é defesa em profundidade ao longo do tempo: se um algoritmo enfraquecer, substitua-o depressa.
As duas formas trabalham juntas. A troca de chaves híbrida protege a BPA se for encontrada uma falha no ML-KEM, porque o X25519 continua resistindo a atacantes clássicos. A agilidade protege a BPA se os dois enfraquecerem com o tempo, já que o arquivo de política pode trocar de algoritmo sem mudanças de código. Nenhuma das duas ajuda se as chaves forem guardadas sem cuidado, então os controles de armazenamento continuam sendo uma camada à parte.
15.5 Exemplo resolvido
Os conhecimentos de embarque da BPA são assinados com ECDSA e precisam ser verificáveis por 12 anos. Um CRQC dentro de 12 anos permitiria falsificar um conhecimento com data no passado, a menos que o documento leve uma assinatura pós-quântica ou uma cadeia de carimbos de tempo confiável que também tenha sido migrada. Prioridade: alta — integridade de documentos jurídicos por longos períodos.
Um carimbo de tempo confiável prova que o documento existia antes de uma certa data, então nem uma falsificação posterior pode ser antedatada para antes do carimbo. A escolha da BPA é recarimbar os conhecimentos arquivados com uma autoridade de carimbo de tempo pós-quântica e assinar os novos conhecimentos com ML-DSA-65, cujas assinaturas de 3.309 bytes cabem facilmente nos arquivos dos documentos.
15.6 Erros comuns e limites
- Tratar a PQC como uma questão só de confidencialidade.
- Escolher a categoria 5 em toda parte sem considerar tamanho e desempenho.
- Esquecer a disponibilidade.
Tratar a PQC apenas como um problema de confidencialidade deixa os conhecimentos de embarque e o firmware abertos a falsificações futuras. A categoria 5 em toda parte acrescenta bytes e processamento, por exemplo a chave de 1.568 bytes do ML-KEM-1024 contra os 1.184 do 768, sem uma necessidade correspondente para a maior parte dos dados da BPA. Falhas de disponibilidade, como um middlebox que rejeita handshakes grandes, podem desfazer a credibilidade de todo o programa. Um plano que nomeia de antemão os seus riscos de disponibilidade e as mitigações mantém o apoio das equipes de operação quando acontece o primeiro incidente.
Exercícios
- EX029 — Escolha de categoria. Recomende uma categoria para o portal da BPA e para um enlace com um parceiro de segurança nacional; justifique. Rubrica: 3 = categoria 3 (ou 1) para o portal, com raciocínio; categoria 5, conforme o CNSA 2.0, para o parceiro.
- EX030 — Modelos de ataque. Para o tráfego de VPN, as assinaturas de firmware e os conhecimentos de embarque, diga qual modelo de ataque domina. Rubrica: 3 = gravação; falsificação de raízes de vida longa; falsificação de assinaturas arquivadas.
Síntese
A migração toca confidencialidade, integridade e disponibilidade; as categorias ligam a força da PQC a referências simétricas; a urgência difere conforme o modelo de ataque; os híbridos e a agilidade dão profundidade.
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