Implementando Criptografia AES para Dados em Repouso

Visão Geral

AES (Advanced Encryption Standard) é um cifrador de bloco simétrico padronizado pelo NIST (FIPS 197) usado para proteger dados classificados e sensíveis. Esta habilidade abrange a implementação da criptografia AES-256 no modo GCM para criptografar arquivos e armazenamentos de dados em repouso, incluindo derivação adequada de chaves, gerenciamento de IV/nonce e criptografia autenticada.

Quando Usar

• Ao implantar ou configurar a implementação de criptografia AES para capacidades de dados em repouso em seu ambiente
• Ao estabelecer controles de segurança alinhados aos requisitos de conformidade
• Ao construir ou melhorar a arquitetura de segurança para este domínio
• Ao realizar avaliações de segurança que exigem esta implementação

Pré-requisitos

• Familiaridade com conceitos e ferramentas de criptografia
• Acesso a um ambiente de teste ou laboratório para execução segura
• Python 3.8+ com as dependências necessárias instaladas
• Autorização apropriada para quaisquer atividades de teste

Objetivos

• Implementar criptografia e descriptografia AES-256-GCM para arquivos
• Derivar chaves de criptografia de senhas usando PBKDF2 e Argon2
• Gerenciar vetores de inicialização (IVs) e nonces de forma segura
• Criptografar e descriptografar árvores de diretórios inteiras
• Implementar criptografia autenticada para detectar adulteração
• Lidar com arquivos grandes com criptografia em streaming

Conceitos Chave

Modos de Operação AES

Derivação de Chave

Nunca use senhas brutas como chaves de criptografia. Sempre derive chaves usando:

• PBKDF2: Aprovado pelo NIST, amplamente suportado (mínimo de 600.000 iterações em 2024)
• Argon2id: Vencedor da Password Hashing Competition, intensivo em memória
• scrypt: Intensivo em memória, boa alternativa ao Argon2

Gerenciamento de Nonce/IV

• O GCM requer um nonce de 96 bits (12 bytes) que NUNCA deve ser reutilizado com a mesma chave
• Gere nonces usando os.urandom() (CSPRNG)
• Armazene o nonce junto com o texto cifrado (ele não é secreto)

Fluxo de Trabalho

1. Instale a biblioteca cryptography: pip install cryptography
2. Gere ou derive uma chave de criptografia
3. Crie um nonce aleatório para cada operação de criptografia
4. Criptografe dados usando AES-256-GCM com a chave e o nonce
5. Armazene nonce + texto cifrado + tag de autenticação juntos
6. Para descriptografia, extraia o nonce, verifique a tag e descriptografe

Formato de Arquivo Criptografado

[salt: 16 bytes][nonce: 12 bytes][ciphertext: variable][tag: 16 bytes]

Considerações de Segurança

• Sempre use criptografia autenticada (GCM, CCM) para evitar adulteração
• Nunca reutilize um nonce com a mesma chave (catastrófico no GCM)
• Use chaves de pelo menos 256 bits para proteção de dados de longo prazo
• Limpe chaves da memória de forma segura após o uso, quando possível
• Rotacione as chaves de criptografia periodicamente de acordo com a política organizacional
• Para criptografia em nível de disco, considere o modo XTS (AES-XTS)

Critérios de Validação

• A criptografia AES-256-GCM produz texto cifrado válido
• A descriptografia recupera o texto plano original exatamente
• A tag de autenticação detecta qualquer modificação do texto cifrado
• A derivação de chave usa iterações/parâmetros suficientes
• Nonces nunca são reutilizados para a mesma chave
• Arquivos grandes (>1GB) podem ser processados via streaming
• O formato de arquivo criptografado inclui todos os metadados necessários