Envelope Digital

Autores: Ryan F. de Sousa e Pedro F. F. de Abreu.

Aqui pode ser encontrado um vídeo mostrando a compilação e execução do programa.

Um envelope digital é um método de criptografia que permite que uma mensagem seja enviada de forma segura de um remetente para um destinatário, sem que a mensagem seja interceptada por terceiros. O envelope digital é composto por duas etapas: a primeira etapa consiste em criptografar a mensagem com uma chave simétrica, e a segunda etapa consiste em criptografar a chave simétrica com uma chave pública. A chave simétrica é gerada aleatoriamente e é usada apenas para criptografar a mensagem. A chave simétrica é criptografada com a chave pública do destinatário e enviada junto com a mensagem criptografada. O destinatário utiliza sua chave privada para decifrar a chave simétrica e, em seguida, utiliza a chave simétrica para decifrar a mensagem.

Como funciona

O programa suporta diferentes algoritmos de criptografia, como AES, DES e RC4, e utiliza chaves assimétricas RSA para criptografar e descriptografar uma chave simétrica aleatória que é usada para criptografar os dados do arquivo.

O projeto foi desenvolvido em Java e está dividido em várias classes.

• Existe a classe Main, responsável pela execução do programa.

• A classe Utils que serve para converter um objeto do tipo String em um array de bytes e um array de bytes em um objeto do tipo String, de forma a facilitar as operações de cifragem e decifragem.

• A classe FileUtils serve para a leitura e escrita dos arquivos.

• Existe uma interface SymmetricCypher que serve para especificar os métodos que devem ser implementados pelas classes que implementam a cifra simétrica (AES/DES/RC4).

• As classes AESCypher, DESCypher, RC4Cypher implementam a interface SymmetricCypher e são responsáveis por cifrar e decifrar um texto utilizando os algoritmos AES, DES e RC4, respectivamente.

• A classe RSACypher permite entrar com um par de chaves no formato OpenSSL. A chave pública será utilizada para cifragem e a privada para decifragem. A chave é lida a partir de arquivos contendo as chaves.

• A classe DigitalEnvelope define o envelope digital, possuindo métodos para cifrar e decifrar um texto. Essa classe recebe como parâmetro um objeto do tipo SymmetricCypher, para escolher qual algoritmo de chave simétrica deve ser utilizado. Ela instancia um objeto da classe RSACypher.

Como executar

Construção

Para construir e executar, é recomendado utilizar a distribuição do Java "Eclipse Temurin", em sua versão 17.0.7 que pode ser encontrada aqui.

Não é necessário instalar a distribuição como um pacote, é possível apenas descompactar o arquivo em um diretório de sua preferência e lembrar do local dos arquivos binários da distribuição do Java para chamá-los no terminal.

A etapa de construção pode ser pulada, já que um executável já foi gerado e está disponível na pasta do projeto.

Clone o repositório ou baixe o arquivo zip e descompacte-o.

git clone https://github.com/rfsousa/EnvelopeDigital.git

Na pasta do projeto execute os seguintes comandos:

O seguinte comando compila os arquivos Java e coloca o resultado na pasta bin:

javac -d bin src/br/ufpi/seguranca/*.java

O seguinte comando gera o arquivo executável Seguranca.jar:

jar cfm Seguranca.jar manifest.txt -C bin .

AVISO: Os programas jar e javac devem ser os da distribuição do Java mencionada neste documento. Pode substituir essas chamadas pelo caminho completo do executável, por exemplo C:\Users\ryan\.jdks\jdk17\bin\javac -d bin src/br/ufpi/seguranca/*.java.

Execução

• O método displayHelp() exibe uma mensagem de ajuda com os argumentos disponíveis para executar o programa. A mensagem de ajuda inclui as seguintes opções de argumentos:

-h: Exibe a mensagem de ajuda.
-encrypt <caminho>: Especifica o caminho para o arquivo contendo a chave pública.
-decrypt <caminho>: Especifica o caminho para o arquivo contendo a chave privada.
-algorithm <algoritmo>: Especifica o algoritmo usado para criptografar e descriptografar.
-output <caminho>: Especifica o caminho para o arquivo de saída.
-input <caminho>: Especifica o caminho para o arquivo a ser criptografado.
-symmetricKey <caminho>: Especifica o arquivo que contém a chave simétrica criptografada com RSA.

• Os algoritmos disponíveis para serem passados como parâmetro em -algorithm são: aes128, aes192, aes256, des, rc4.

Para crifrar a mensagem é necessário utilizar os seguintes argumentos:

• encrypt : Especifica o caminho para o arquivo contendo a chave pública.
• algorithm : Especifica o algoritmo usado para criptografar e descriptografar.
• input : Especifica o caminho para o arquivo a ser criptografado.
• output : Especifica o caminho para o arquivo de saída.

-encrypt=PATH/Public_Key.pem 
-algorithm=rc4 
-input=PATH/Input_File_Name.txt 
-output=PATH/Output_File_Name.txt

Já para decrifrar a mensagem utiliza-se os seguintes argumentos na execução:

• -decrypt= Especifica o caminho para o arquivo contendo a chave privada.
• algorithm= Especifica o algoritmo usado para criptografar e descriptografar.
• input : Especifica o caminho para o arquivo a ser criptografado.
• symmetricKey= Especifica o arquivo que contém a chave simétrica criptografada com RSA.
• output= Especifica o caminho para o arquivo de saída.

-decrypt=PATH/private_key_rsa_4096_pkcs8-generated.pem 
-algorithm=rc4 
-input=PATH/Input_File_Name.txt 
-symmetricKey=PATH/Input_File_Name.txt-key 
-output=PATH/Output_File_Name.txt

OBSERVAÇÃO: O caminho deve ser COMPLETO e não relativo.

Exemplos

Cifragem

Windows

java -jar Seguranca.jar -encrypt=C:\Users\rfsousa\Documents\chavepublica.pem -algorithm=aes192 -input=C:\Users\rfsousa\Documents\arquivo.txt -output=C:\Users\rfsousa\Documents\criptografado.txt 

Linux

java -jar Seguranca.jar -encrypt=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/resources/public_key_rsa_4096_pkcs8-exported.pem -algorithm=aes192 -input=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/resources/lorem.txt -output=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/criptografado.txt 

Decifragem

Windows

java -jar Seguranca.jar -decrypt=C:\Users\rfsousa\Documents\chaveprivada.pem -algorithm=aes192 -input=C:\Users\rfsousa\Documents\criptografado.txt -symmetricKey=C:\Users\rfsousa\Documents\criptografado.txt-key -output=C:\Users\rfsousa\Documents\decifrado.txt

Linux

java -jar Seguranca.jar -decrypt=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/resources/private_key_rsa_4096_pkcs8-generated.pem -algorithm=aes192 -input=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/criptografado.txt -symmetricKey=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/criptografado.txt-key -output=/home/pedro/Documentos/EnvelopeDigital/decifrado.txt