A História da Criptografia: de César ao Computador Quântico

Uma máquina de escrever com fios encurtou a Segunda Guerra Mundial em pelo menos dois anos, provavelmente quatro. A estimativa é do historiador oficial britânico Harry Hinsley. Ele falava da Enigma: não da máquina que a Alemanha usou, mas do esforço aliado que a decifrou.

Essa é a lição que atravessa dois mil anos: toda cifra dada como invencível acabou quebrada, e cada quebra empurrou a próxima invenção. De César ao computador quântico, a criptografia é uma corrida silenciosa entre quem esconde e quem revela. Este guia percorre a corrida inteira, com os nomes que a história costuma deixar para trás no caminho.

Resumo rápido: A história da criptografia é uma corrida de dois mil anos entre cifrar e quebrar. Vai da cifra de César à análise de frequência de Al-Kindi (séc. IX), passa pela Vigenère, pela Enigma e por Shannon, e chega às chaves públicas e ao AES. Quebrar a Enigma encurtou a Segunda Guerra em pelo menos dois anos, segundo Harry Hinsley (1993). Muitos heróis ficaram no anonimato: os poloneses, Al-Kindi e o GCHQ. E o loop não fechou: a próxima disputa é quântica.

O que é uma cifra — e por que ela é tão antiga?

Uma cifra é uma regra que embaralha uma mensagem para que só quem tem a chave a leia. A ideia é milenar: Júlio César já cifrava ordens militares na Roma antiga, deslocando cada letra três casas no alfabeto, segundo o relato do historiador Suetônio. Esconder mensagens é tão antigo quanto ter segredos.

A cifra de César é do tipo mais simples que existe: substituição. Você troca cada letra por outra, sempre pela mesma regra. Com deslocamento de três, o “A” vira “D”, o “B” vira “E”, e assim por diante. Quem conhece o número reverte tudo em segundos. É o mesmo princípio dos sistemas de hoje, só que sem escala.

Por que a humanidade cifra há tanto tempo? Porque a necessidade nasceu junto com a escrita. Generais mandavam ordens que o inimigo não podia ler. A criptografia sempre foi a resposta a uma pergunta muito humana: como contar um segredo a distância sem que o mensageiro entenda?

O ponto fraco da cifra de César aparece rápido. Com apenas 25 deslocamentos possíveis, qualquer pessoa testa todos até a mensagem fazer sentido. Se você quer essa base do zero, o guia sobre o que é criptografia destrincha algoritmo e chave com calma. Por ora, guarde a moral: a primeira cifra da história já nasceu com uma fraqueza esperando ser explorada.

Quem inventou a arte de quebrar cifras?

A primeira quebra sistemática que a história registrou veio do sábio árabe Al-Kindi, em Bagdá, no século IX. Ele descreveu a análise de frequência: contar quais letras aparecem mais no texto cifrado para descobrir o que representam. Foi a técnica que derrubou a substituição simples, mil anos antes de a Europa chegar lá.

A ideia de Al-Kindi é genial de tão simples. Em qualquer idioma, algumas letras aparecem mais que outras. No português, o “A” e o “E” dominam. Numa cifra de substituição, o símbolo mais frequente do texto embaralhado provavelmente esconde uma dessas letras comuns. Conte, compare e o segredo começa a desmoronar.

Dá para ver a técnica derrubar uma cifra de verdade. Peguei uma frase, cifrei com a cifra de César usando um deslocamento secreto e depois tentei quebrá-la sem a chave, só contando letras. A mais frequente do texto cifrado foi o L. Como as duas letras mais comuns do português são o A e o E, basta testar as duas hipóteses:

se 'L' = 'A'  →  deslocamento 11  →  W YNELPKCNWBEW LNKPACA OACNAZKO...
se 'L' = 'E'  →  deslocamento  7  →  A CRIPTOGRAFIA PROTEGE SEGREDOS...

A primeira hipótese devolve ruído; a segunda, português perfeito. Sem nunca conhecer a chave, a simples contagem de letras entregou o deslocamento 7 — a criptoanálise de Al-Kindi em ação, mil anos antes dos computadores.

Foi assim que a criptografia deixou de ser só a arte de esconder e virou também a arte de revelar. Nascia a criptoanálise. Al-Kindi escreveu isso por volta do ano 850, num tratado sobre decifrar mensagens. É o primeiro dos nomes que este post resgata do esquecimento.

O efeito prático foi devastador para quem cifrava. A cifra de César e todas as suas primas de substituição simples pararam de proteger qualquer segredo sério. Bastava contar letras. Quem cifrava precisou de algo novo, mais resistente à contagem. A corrida já tinha começado: uma quebra empurrando a próxima invenção, que prometeu ser definitiva.

A cifra que se dizia indecifrável — e resistiu 300 anos

No século XVI, uma cifra ganhou o apelido de “le chiffre indéchiffrable”, a cifra indecifrável. Ficou conhecida pelo nome do diplomata francês Blaise de Vigenère e resistiu por cerca de trezentos anos. Era polialfabética: em vez de um alfabeto embaralhado, usava vários, alternados por uma palavra-chave. A análise de frequência simples parou de funcionar.

O truque da Vigenère era elegante. A mesma letra do texto original podia virar símbolos diferentes, dependendo da posição. O “A” no começo da palavra-chave produzia um resultado; o “A” mais adiante, outro. Com isso, a contagem de letras de Al-Kindi deixava de funcionar.

Por três séculos, a promessa se sustentou. Diplomatas e militares a usaram confiantes de que ninguém a abriria. Era o “invencível” da sua época, o mesmo rótulo que a Enigma herdaria depois. Mas o rótulo nunca dura. Toda cifra chamada de indecifrável só está esperando o dia da sua quebra.

Esse dia veio no século XIX, e de forma dupla. O matemático inglês Charles Babbage decifrou a Vigenère por volta de 1854, mas não publicou o método. Anos depois, o oficial prussiano Friedrich Kasiski chegou ao mesmo resultado de forma independente e publicou em 1863. Por isso a técnica leva o nome dele, embora Babbage tenha chegado antes. A matemática por trás desse tipo de sistema aparece no guia sobre criptografia simétrica e assimétrica.

Enigma: como uma máquina quase venceu a guerra

A Enigma era uma máquina eletromecânica com rotores que a Alemanha nazista usava para cifrar ordens militares. Cada tecla apertada embaralhava a letra por um caminho diferente, gerando mais de 100 sextilhões de configurações possíveis (cerca de 10²³), segundo o Museu de Bletchley Park. No papel, parecia impossível de quebrar.

O que a tornava temível era a rotação. A cada letra digitada, os rotores giravam, mudando a fiação interna. A mesma tecla nunca produzia a mesma saída duas vezes seguidas. E a configuração inicial mudava todo dia. Testar todas as combinações à mão levaria mais tempo do que a guerra inteira.

Mas a lenda de que Alan Turing quebrou a Enigma sozinho é injusta com a história. Quem a abriu primeiro foram os poloneses. Já em 31 de dezembro de 1932, o matemático Marian Rejewski e a equipe do Biuro Szyfrów leram mensagens cifradas, sete anos antes de Bletchley Park. Eles reconstruíram a máquina só a partir do tráfego interceptado.

Quando a guerra apertou, a Polônia passou o conhecimento aos britânicos. Em Bletchley Park, Alan Turing e Gordon Welchman levaram a ideia adiante e projetaram a Bombe, uma máquina que testava configurações em massa. Mais de duzentas foram construídas. O trabalho de milhares de pessoas, muitas delas mulheres, transformou a decifração numa linha de produção.

A matemática também não venceu sozinha. A Enigma tinha falhas de uso: saudações previsíveis e operadores que escolhiam configurações óbvias. Cada hábito virava uma fresta por onde a Bombe entrava. Segundo Harry Hinsley, historiador oficial da inteligência britânica, o esforço encurtou a Segunda Guerra em pelo menos dois anos, provavelmente quatro. Foi a estimativa dele numa palestra em Cambridge, em 1993. Mais uma cifra invencível caiu, e a queda mudou o rumo do século. A trilha completa dessa corrida está abaixo.

Como a criptografia virou uma ciência?

Até meados do século XX, cifrar era mais arte do que ciência. Isso mudou em 1949, quando Claude Shannon publicou “Communication Theory of Secrecy Systems” no Bell System Technical Journal. Ele deu à criptografia uma base matemática, a teoria da informação, e provou quando uma cifra é realmente segura. A intuição virou teorema.

Shannon é chamado de pai da criptografia moderna com razão. Antes dele, a segurança de uma cifra era uma aposta: parecia forte até alguém provar o contrário. Ele mostrou como medir o segredo e separou o que é seguro por matemática do que só parece seguro. A criptografia ganhou régua.

Com a chegada dos computadores, essa ciência virou padrão de mercado. Em 1977, o governo dos Estados Unidos adotou o DES, um algoritmo nascido do projeto Lucifer da IBM, com chave de 56 bits. Foi o primeiro padrão de criptografia da era digital, usado por bancos e empresas no mundo inteiro. Pela primeira vez, todos cifravam com a mesma receita pública.

Trabalho com segurança de dados e servidores na SETE, e um padrão me acompanha o tempo todo: todo cifrão dado como eterno acabou caindo. O DES de 56 bits, forte nos anos 1970, foi quebrado por força bruta décadas depois, quando os computadores ficaram rápidos o suficiente. Uso algoritmos modernos sabendo que eles também têm prazo de validade. Não é pessimismo, é a história me lembrando de nunca confiar em “para sempre”.

Como a internet resolveu o problema da troca de chaves?

Toda cifra até aqui tinha o mesmo calcanhar: as duas partes precisavam combinar uma chave secreta antes de conversar. Como fazer isso pela internet, com alguém que você nunca encontrou? A resposta veio em 1976, quando Whitfield Diffie e Martin Hellman publicaram “New Directions in Cryptography” e criaram a criptografia de chave pública.

A ideia parecia mágica. Cada pessoa passa a ter duas chaves ligadas por matemática: uma pública, que distribui à vontade, e uma privada, que nunca sai do seu poder. O que uma tranca, só a outra abre. Assim, dá para receber segredos de qualquer um sem nunca ter combinado uma senha antes. O problema milenar da troca de chaves estava resolvido.

Logo em seguida, em 1977 e 1978, três pesquisadores do MIT (Ron Rivest, Adi Shamir e Leonard Adleman) transformaram a ideia num algoritmo prático: o RSA, que leva as iniciais dos três. Ele virou a espinha da segurança na internet. O detalhe completo desse par de chaves está no guia sobre criptografia de chave pública.

Aqui entra o terceiro esquecido desta história. Anos depois, revelou-se que o serviço de inteligência britânico GCHQ já havia inventado a mesma ideia entre 1969 e 1975. James Ellis, Clifford Cocks e Malcolm Williamson chegaram lá antes, mas o trabalho era secreto e só foi divulgado em 1997. Por mais de vinte anos, a maior descoberta da criptografia moderna existiu em silêncio.

Enquanto isso, a criptografia de chave única evoluiu. Em 2001, o AES substituiu o velho DES como padrão mundial, depois de o algoritmo Rijndael vencer uma competição pública. Na prática, os dois se completam: a chave pública combina com segurança uma chave temporária, e o AES, rápido, protege o resto da conversa. É essa dupla que sustenta o cadeado do HTTPS toda vez que você abre um site seguro.

A história da criptografia não terminou: a próxima Enigma é quântica

A corrida não parou. O RSA que protege a internet hoje é, em certo sentido, a Enigma do nosso tempo: dado como seguro até deixar de ser. A ameaça tem nome, o computador quântico, capaz de resolver a matemática em que o RSA se apoia. Em 13 de agosto de 2024, o NIST publicou os primeiros padrões de criptografia pós-quântica.

Esses padrões são a resposta antes de o problema chegar. Nenhum computador quântico prático quebra o RSA hoje, mas ninguém quer ser pego de surpresa. A lição de dois mil anos é clara: toda cifra invencível acaba caindo, então é melhor ter a sucessora pronta. Foi o que o NIST fez.

Guarde três ideias e pode esquecer o resto:

• Nenhuma cifra é eterna.
• Os heróis nem sempre aparecem: Al-Kindi, os poloneses e o GCHQ mudaram a história no anonimato.
• A corrida continua. O RSA de hoje encara o computador quântico como a Enigma encarou a Bombe, e os primeiros padrões pós-quânticos do NIST (2024) já são a próxima resposta dessa disputa de dois mil anos.

Há mais estações na trilha de Criptografia. Se você quer a base que sustenta tudo isso, comece pelo pilar sobre o que é criptografia. A corrida que atravessou dois mil anos ainda está sendo escrita, e o próximo capítulo é quântico.

Perguntas frequentes

Quem inventou a criptografia?

Ninguém sozinho. A criptografia é milenar e foi surgindo em várias culturas. Júlio César cifrava ordens na Roma antiga com deslocamento de letras, mas povos ainda mais antigos já escondiam mensagens. A arte de quebrar cifras veio depois, com Al-Kindi, em Bagdá, no século IX. É uma construção coletiva de dois mil anos.

Alan Turing quebrou a Enigma sozinho?

Não. Os matemáticos poloneses, liderados por Marian Rejewski, leram a Enigma já em 1932, sete anos antes. Em Bletchley Park, Turing dividiu o trabalho com Gordon Welchman no projeto da Bombe, e milhares de pessoas participaram da decifração diária. Turing foi essencial, mas nunca esteve sozinho nessa história.

Qual foi a primeira forma de quebrar uma cifra?

A análise de frequência, descrita pelo sábio Al-Kindi em Bagdá, por volta do ano 850. A técnica conta quais letras ou símbolos aparecem mais no texto cifrado e compara com a frequência normal do idioma. Foi o método que derrubou as cifras de substituição simples, como a de César.

A criptografia de hoje pode ser quebrada?

Em teoria, sim. Algoritmos como o RSA se apoiam em problemas matemáticos que um computador quântico poderoso poderia resolver. Esse computador ainda não existe na prática, mas o NIST já publicou, em 2024, os primeiros padrões de criptografia pós-quântica para se antecipar à ameaça. A corrida continua viva.

O que foi a máquina Enigma?

Foi uma máquina de cifrar eletromecânica usada pela Alemanha nazista na Segunda Guerra. Com rotores giratórios, embaralhava cada letra por um caminho diferente e oferecia mais de 100 sextilhões de configurações possíveis (cerca de 10²³), segundo o Museu de Bletchley Park. Parecia inquebrável, e mesmo assim foi quebrada.