O que é Galois/Counter Mode?
Galois/Counter Mode (GCM) é um modo de operação de criptografia simétrica que combina o modo de contador (Counter Mode) com autenticação de mensagem baseada em código de autenticação de mensagem universal (MAC) usando o polinômio de Galois. É amplamente utilizado para fornecer confidencialidade e autenticidade em sistemas de comunicação seguros, como redes de computadores e protocolos de segurança.
Modo de Contador (Counter Mode)
O modo de contador é um modo de operação de criptografia que transforma um algoritmo de bloco em um algoritmo de fluxo. Ele usa um contador como entrada para o algoritmo de bloco, gerando uma sequência de blocos criptografados que são combinados com o texto original usando a operação XOR. Isso permite que o modo de contador seja usado para criptografar e descriptografar dados de forma eficiente, sem a necessidade de recriptografar todo o texto.
Autenticação de Mensagem
A autenticação de mensagem é um mecanismo usado para verificar a integridade e autenticidade de uma mensagem. Ela garante que a mensagem não tenha sido alterada durante a transmissão e que tenha sido enviada pelo remetente esperado. Isso é feito adicionando um código de autenticação à mensagem, que é calculado usando uma função de hash criptográfica e uma chave secreta compartilhada entre o remetente e o destinatário.
Código de Autenticação de Mensagem Universal (MAC)
O código de autenticação de mensagem universal (MAC) é um tipo de código de autenticação que usa uma chave secreta para calcular um valor de autenticação para uma mensagem. Ele fornece uma garantia de integridade e autenticidade da mensagem, pois qualquer alteração na mensagem resultará em um valor de autenticação diferente. O MAC é usado para verificar se a mensagem foi alterada ou falsificada durante a transmissão.
Polinômio de Galois
O polinômio de Galois é uma função matemática que é usada no GCM para calcular o código de autenticação da mensagem. Ele usa operações de multiplicação e adição em um campo finito para calcular o valor de autenticação. O polinômio de Galois é escolhido de forma a garantir a segurança e a eficiência do GCM.
Confidencialidade
A confidencialidade é um dos principais objetivos do GCM. Ele garante que os dados sejam criptografados de forma segura, impedindo que terceiros não autorizados acessem ou compreendam o conteúdo da mensagem. Isso é feito por meio da criptografia dos dados usando um algoritmo de bloco, como o AES (Advanced Encryption Standard), no modo de contador.
Autenticidade
A autenticidade é outra propriedade importante do GCM. Ele garante que a mensagem seja autêntica e não tenha sido alterada durante a transmissão. Isso é alcançado por meio do cálculo e verificação do código de autenticação da mensagem usando o MAC. Se o valor de autenticação não corresponder ao valor esperado, isso indica que a mensagem foi alterada ou falsificada.
Segurança
O GCM é considerado seguro e resistente a ataques criptográficos, desde que seja implementado corretamente. Ele oferece proteção contra ataques de criptoanálise, como ataques de texto simples conhecido, ataques de texto cifrado conhecido e ataques de escolhido-texto cifrado. No entanto, é importante usar chaves fortes e garantir que a implementação do GCM seja segura para evitar vulnerabilidades.
Desempenho
O GCM é conhecido por seu bom desempenho em termos de velocidade de criptografia e autenticação. Ele é altamente paralelizável e pode ser implementado de forma eficiente em hardware e software. Isso o torna adequado para uso em sistemas de comunicação em tempo real, como redes de computadores e protocolos de segurança, onde o desempenho é crucial.
Compatibilidade
O GCM é amplamente suportado por várias bibliotecas criptográficas e protocolos de segurança. Ele é um modo de operação recomendado pelo NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos) para uso com o AES. Isso garante que o GCM possa ser facilmente integrado a sistemas existentes e interoperar com outros componentes criptográficos.
Implementação
A implementação correta do GCM requer atenção aos detalhes de segurança e desempenho. É importante usar uma biblioteca criptográfica confiável e atualizada, que implemente o GCM de acordo com as especificações e padrões relevantes. Além disso, é necessário garantir a proteção adequada das chaves secretas usadas no GCM e evitar vulnerabilidades conhecidas.
Considerações de Uso
Ao usar o GCM, é importante considerar o tamanho da chave, o tamanho do bloco e o tamanho do código de autenticação. O tamanho da chave deve ser escolhido de acordo com as recomendações de segurança, geralmente 128 bits ou mais. O tamanho do bloco é fixo em 128 bits para o AES. O tamanho do código de autenticação pode variar, mas geralmente é escolhido para fornecer um nível adequado de segurança.
Aplicações
O GCM é amplamente utilizado em várias aplicações que exigem confidencialidade e autenticidade, como VPNs (Redes Privadas Virtuais), TLS/SSL (Transport Layer Security/Secure Sockets Layer), IPsec (Protocolo de Segurança da Internet), Wi-Fi protegido (WPA2) e armazenamento seguro de dados. Ele fornece uma solução eficiente e segura para proteger a comunicação e os dados em sistemas de TI.