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Eu tenho um vetor de bytes a, e um segredo que considero seguro, do mesmo tamanho de a, chamado de k, e estou cogitando utilizar XOR em a, onde ocorre na mesma posição de k, para obter um vetor criptograficamente seguro.

int length = a.Length;
byte[] outputKey = new byte[length];

for (int i = 0; i < length; i++)
{
    outputKey[i] = (byte)(a[i] ^ k[i]);
}

Consigo encriptar e decriptar ao usar a mesma chave, de forma unidirecional (o mesmo método encripta e decripta), mas não tenho certeza se é seguro o suficiente usar esse método.

É seguro encriptar/decriptar bytes dessa forma?

1 Resposta 1

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Esse tipo de cifragem é conhecida como "XOR Cipher", ou "Cifra Ou-Exclusiva" em português. Pelo que muitos acreditam, ela é insegura e não deveria ser usada, no entanto, estão errados por esta crença.

A segurança dessa cifragem depende do quão seguro é o que consideramos como "chave" neste algorítmo. Por se tratar de uma operação A ^ B de byte-a-byte, precisamos garantir que B seja seguro e randômico o suficiente para não deixar rastros de padrões, repetições ou laços que possam ser quebrados uma análise de frequência.

A maior vantagem deste método de criptografia é a simplicidade, performance e facilidade de implantação, oferecendo nenhum ou baixíssmo custo computacional, em vista que o processamento é mínimo nessa operação.

Uma repetição de hashes, que é uma prática comum com este método, é um dos mais perigosos e inseguros. Além de denotar a repetição, cria um padrão na decodificação, que por vez acaba possibilitando a quebra da criptografia em curtíssimo tempo.

Uma exigência deste método é que o tamanho de A seja o mesmo de B, e por muitas vezes isso não ocorre. Como o caso de cifrar um longo texto A com mais de 1000 bytes com uma chave B de 32 bytes.

Chaves sequênciais, repetidas, previsíveis ou incrementais, são o principal risco deste método. Repetir B até alcançar o tamanho de A é um erro, independente se é um hash, dois, cinquênta hashes.

Combinar vários algorítmos de hashes também eleva o custo computacional e não é a melhor forma de corrigir este problema.

Uma prática "segura", é derivar B para um stream seguro de bytes de tamanho variável. É possível realizar isso com Pbkdf2.

Consideramos o pseudo-código abaixo:

byte[] inputBytes = ... // 1024 bytes
byte[] derivedBytes = Rfc2898DeriveBytes.Pbkdf2(
    key,
    salt, 
    10000,
    HashAlgorithmName.SHA256,
    inputBytes.Length);
byte[] encryptedBytes = XOR(inputBytes, derivedBytes);

Temos inputBytes, com 1024 bytes, e temos key com 32 bytes. Ao criarmos uma deriva Pbkdf2, obtemos um vetor de 1024 bytes, randômicos o suficiente para serem processados com a cifra XOR em nosso vetor original.

A Cifra de XOR funciona muito bem porque é reversível em uma operação bitwise simples. Podemos encriptar ou decriptar usando a mesma operação. Isso ocorre porque ela é uma função involutiva, ou seja, sua própria aplicação é a reversão de seu resultado.

A B Xor Or And
0 0 0 0 1
1 0 1 1 0
1 1 0 1 1
0 1 1 1 0
1 1 0 1 1

Em suma, a operação XOR é barata, eficiente e se usada de forma correta poderá ser sua melhor aliada na criptografia. A segurança depende exclusivamente da segurança da chave gerada e aplicada em sua função, e claro, do quão "secreta" ela também é.

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    Em resumo, no fim dá uma batata? Criptografia é um caso que ponteiro pode ser interessante para ter eficiência, mas não neste caso. pt.stackoverflow.com/q/581817/101
    – Maniero
    Commented 29/04/2023 às 1:09
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    @Maniero uma batata-ou-exclusiva :D Commented 29/04/2023 às 1:14

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