Criptografia Simétrica - Casos de Uso

A criptografia simétrica é, em termos práticos, o motor silencioso da segurança digital moderna. Ela cifra os bytes que atravessam o cabo de rede do seu computador até o servidor, protege o conteúdo de discos cifrados, mantém sigilosos os backups corporativos e sustenta a confidencialidade de praticamente todos os serviços utilizados no cotidiano.

Neste post percorremos os principais casos de uso da criptografia simétrica, categorizados pelo estado dos dados (em repouso, em trânsito e em uso) e por tipo de aplicação, com foco em como se traduzem em ferramentas e configurações para quem administra sistemas Linux.

Dados em repouso

Criptografia de disco completo

A criptografia de disco completo (Full Disk Encryption, ou FDE) protege todo o conteúdo de uma unidade de armazenamento contra acesso não autorizado quando o dispositivo é perdido, roubado ou descartado sem limpeza adequada. É o caso mais comum e mais importante de criptografia em repouso.

Linux: LUKS (padrão), geralmente com AES-XTS-512 (chave de 512 bits dividida entre dois contextos XTS, resultando em segurança efetiva de 256 bits)
Windows: BitLocker, também com AES-XTS ou AES-CBC
macOS: FileVault, com AES-XTS
Android e iOS: cifragem baseada em AES, integrada ao hardware (Secure Enclave, TrustZone)

# Criar um volume LUKS cifrado com AES-XTS-512
cryptsetup luksFormat --type luks2 \
  --cipher aes-xts-plain64 --key-size 512 /dev/sdb1

# Abrir o volume (solicita a senha, que será derivada em chave)
cryptsetup open /dev/sdb1 dados_cifrados

# Criar um sistema de arquivos no volume aberto
mkfs.ext4 /dev/mapper/dados_cifrados

Criptografia por arquivo e por diretório

Alternativa à cifragem do disco inteiro, protege apenas arquivos ou diretórios específicos. É útil em servidores multiusuário ou quando apenas parte dos dados é sensível.

eCryptfs: criptografia transparente por diretório, usada por anos em pastas home do Ubuntu
fscrypt: suportado nativamente por ext4, F2FS e Ceph, permite cifrar diretórios individuais
gocryptfs e EncFS: cifragem em espaço de usuário, útil para integrar com serviços em nuvem

Criptografia de bancos de dados

Bancos de dados corporativos oferecem alguma forma de TDE (Transparent Data Encryption), que cifra os arquivos subjacentes do banco de forma transparente para a aplicação.

PostgreSQL: cifragem via pgcrypto para colunas específicas, ou cifragem no sistema de arquivos
MySQL e MariaDB: oferecem TDE para tablespaces InnoDB
MongoDB: Encryption at Rest nativo em edições corporativas
SQL Server e Oracle: TDE completo em edições Enterprise

Backups cifrados

Backups são alvos frequentes de ataques, especialmente de ransomware. Cifrá-los é prática essencial.

restic: AES-256-CTR com Poly1305 para autenticação
borg: AES-256-CTR com HMAC-SHA256
duplicity: AES via GPG
tar + openssl: solução improvisada, mas válida

Exemplo de backup incremental cifrado com restic:

restic -r /mnt/backup init
restic -r /mnt/backup backup /etc /var/www /home

Exemplo de backup simples cifrado combinando tar e openssl:

tar czf - /var/www | \
  openssl enc -aes-256-gcm -pbkdf2 \
  -out backup.tar.gz.enc

Significado de cada opção do comando:

tar czf - /var/www: cria (c) um arquivo tar comprimido com gzip (z), direcionando a saída (f -) para a entrada do próximo comando por meio do pipe
openssl enc: subcomando do openssl responsável pela cifragem simétrica
-aes-256-gcm: define o algoritmo e o modo de operação (AES com chave de 256 bits em modo GCM, autenticado)
-pbkdf2: utiliza PBKDF2 para derivar a chave de cifragem a partir da senha informada
-out backup.tar.gz.enc: arquivo de saída que receberá o backup cifrado (a entrada vem do pipe, por isso não há -in)

Pendrives e mídias removíveis

Mídias portáteis são frequentemente perdidas, então a cifragem é especialmente importante nelas.

LUKS portátil em Linux
BitLocker To Go em Windows
VeraCrypt multiplataforma
Pendrives com cifragem em hardware (Kingston IronKey e similares)

Dados em trânsito

TLS e HTTPS

Após o handshake inicial (que usa criptografia assimétrica e troca de chaves), toda a comunicação em TLS passa a ser protegida por criptografia simétrica, com AES-GCM ou ChaCha20-Poly1305. Isso vale para HTTPS, SMTPS, IMAPS, FTPS, LDAPS e qualquer outro protocolo “sobre TLS”.

# Testar quais cifras simétricas um servidor HTTPS oferece
openssl s_client -connect blog.ferpdias.com.br:443 \
  -tls1_3 </dev/null 2>/dev/null | \
  grep -E 'Cipher|Protocol'

SSH

O SSH é o protocolo padrão para administração remota de servidores. Após autenticar e trocar chaves, o canal passa a usar criptografia simétrica. Os algoritmos modernos preferidos são chacha20-poly1305@openssh.com e aes256-gcm.

# Ver as cifras simétricas negociadas em uma sessão SSH
ssh -v user@servidor 2>&1 | grep -i "cipher"

VPNs

VPNs criam túneis cifrados entre dois pontos, e a criptografia simétrica garante o sigilo do tráfego dentro do túnel.

WireGuard: usa exclusivamente ChaCha20-Poly1305, por padrão e sem opções
OpenVPN: configurável, geralmente AES-256-GCM
IPsec (strongSwan, Libreswan): amplamente configurável, AES-GCM é o mais comum

Wi-Fi

Redes Wi-Fi modernas utilizam criptografia simétrica para proteger o tráfego sem fio:

WPA2: AES em modo CCMP
WPA3: AES-GCMP-256 no modo corporativo
WEP (obsoleto): usava RC4, quebrado há décadas

DNS cifrado

DNS over HTTPS (DoH): tráfego cifrado por TLS
DNS over TLS (DoT): tráfego cifrado por TLS
DNSCrypt: usa XSalsa20 ou AES-GCM

Dados em uso

A proteção de dados em uso (ou seja, enquanto estão em memória sendo processados) é a fronteira mais recente da criptografia aplicada e um dos domínios mais ativos de pesquisa.

Cifragem de memória

AMD SEV (Secure Encrypted Virtualization): cifra a RAM de máquinas virtuais com uma chave distinta para cada VM, protegendo-as até mesmo do hipervisor
Intel TME (Total Memory Encryption) e Intel MKTME (Multi-Key TME): cifragem total ou segmentada da memória
ARM CCA (Confidential Compute Architecture): proposta similar para arquiteturas ARM

Enclaves seguros

Intel SGX: regiões cifradas de memória acessíveis apenas por código autorizado
ARM TrustZone: usada em smartphones e dispositivos embarcados

Em todos esses casos, a criptografia simétrica (geralmente AES com variantes de modos específicos) cifra as páginas de memória de forma transparente para a aplicação.

Protocolos e aplicações específicas

Mensageiros com criptografia ponta a ponta

Signal, WhatsApp e Messenger: utilizam o Protocolo Signal, que combina troca de chaves assimétrica inicial com cifragem simétrica (AES-256) por mensagem
iMessage: AES-128 em modo CTR
Telegram (chats secretos): AES-256 em modo IGE

Gerenciadores de senhas

KeePass e KeePassXC: AES-256 ou ChaCha20
Bitwarden: AES-256-CBC com HMAC-SHA256
1Password: AES-256-GCM

Arquivos compactados com cifragem

7-Zip: AES-256
WinRAR: AES-256
ZIP com AES: suporte via WinZip, 7-Zip e algumas versões do unzip

# Criar um arquivo 7z cifrado com AES-256
7z a -mem=AES256 -p backup.7z /caminho/dados

Blockchains e criptomoedas

Embora blockchains dependam mais de criptografia assimétrica e de hashes, a criptografia simétrica aparece em componentes auxiliares, como carteiras cifradas em disco (o Bitcoin Core utiliza AES-256-CBC) e em protocolos de camada 2.

Panorama consolidado

A tabela a seguir resume os principais casos de uso cobertos e os algoritmos típicos:

Caso de uso	Algoritmo típico	Ferramentas / Padrões
Criptografia de disco	AES-XTS	LUKS, BitLocker, FileVault
Criptografia por arquivo	AES-GCM, AES-CTR	eCryptfs, fscrypt, gocryptfs
Banco de dados (TDE)	AES-CBC, AES-GCM	PostgreSQL, MySQL, MongoDB
Backups	AES-GCM, ChaCha20-Poly1305	restic, borg, duplicity
TLS (dados após handshake)	AES-GCM, ChaCha20-Poly1305	Nginx, Apache, HAProxy
SSH	ChaCha20-Poly1305, AES-GCM	OpenSSH
VPN	ChaCha20-Poly1305, AES-GCM	WireGuard, OpenVPN, IPsec
Wi-Fi (WPA2 / WPA3)	AES-CCMP, AES-GCMP	hostapd, firmware de roteador
Memória de VMs	AES com chave por VM	AMD SEV, Intel TDX
Mensageria ponta a ponta	AES-256	Signal, WhatsApp
Cofres de senhas	AES-256, ChaCha20	KeePass, Bitwarden, 1Password
Arquivos compactados cifrados	AES-256	7-Zip, WinRAR

O dia a dia do administrador Linux

Para quem administra sistemas Linux, a criptografia simétrica aparece em quase todas as frentes. Alguns comandos úteis para inspecionar e configurar:

# Ver algoritmos suportados pelo kernel atual
cat /proc/crypto | grep -E '^name|^driver' | head -20

# Verificar se o processador oferece aceleração AES-NI
grep -o 'aes' /proc/cpuinfo | head -1
# saída esperada: aes

# Benchmark de algoritmos simétricos
openssl speed -evp aes-256-gcm chacha20-poly1305

# Ver cifras disponíveis no SSH
ssh -Q cipher

# Ver cifras aceitas pelo Nginx atual
nginx -T 2>/dev/null | grep -i ssl_ciphers

Considerações Finais

A criptografia simétrica é a base silenciosa de praticamente todos os controles de segurança digital que utilizamos. Do notebook do funcionário remoto ao backup corporativo em nuvem, do túnel VPN à sessão SSH, ela está presente em todas as camadas, geralmente materializada como AES-256-GCM ou ChaCha20-Poly1305.

Entender onde ela aparece é fundamental para fazer boas escolhas de arquitetura, configurar serviços de forma segura e identificar sistemas legados que precisam de atualização. No próximo post você verá, na prática, como cifrar um disco adicional em VMs Linux e Windows, consolidando o conhecimento teórico deste post em um laboratório completo. Em seguida, mergulharemos na principal limitação do modelo simétrico, a necessidade de trocar chaves com segurança, problema que motivou o surgimento da criptografia assimétrica e dos protocolos modernos de acordo de chaves como o Diffie-Hellman.