Segurança, privacidade e integridade dos dados

Parecem semelhantes, mas significam coisas diferentes:

• security 安全 — proteger dados contra acesso, alteração ou destruição unauthorised 未授权.
• privacy 隐私 — o direito de um indivíduo de controlar quem vê seus dados pessoais, com consentimento e propósito claro.
• integrity 完整性 — os dados serem precisos e completos — não corrompidos ou alterados acidentalmente.

Um arquivo pode ser seguro (apenas as pessoas certas podem abri-lo) mas carecer de integridade (um erro de digitação o corrompeu); ou preciso, mas não privado (qualquer pessoa pode lê-lo). As três são necessárias.

Diferenças que o scheme quer, uma frase cada: security é manter os dados seguros contra perda e acesso não autorizado; privacy é manter os dados confidenciais, para que apenas aqueles com permissão possam vê-los; integrity é os dados estarem corretos, consistentes e completos. Então "a diferença entre security e privacy": security trata de proteger os dados contra acesso, alteração ou perda por pessoas que não devem; privacy trata do direito do indivíduo de decidir quem pode ver seus dados pessoais. "A diferença entre security e integrity": security protege os dados contra acesso não autorizado; integrity trata dos dados estarem precisos e atualizados, o que validação e verificação protegem.

Duas coisas a proteger: os próprios dados (mantê-los confidenciais, intactos e disponíveis) e o sistema de computador (um sistema comprometido pode atacar outros, roubar credenciais ou ser mantido refém).

"Por que a escola precisa manter ambos seguros?" Dados: são pessoais e confidenciais, portanto não devem ser lidos, alterados ou excluídos por uma pessoa não autorizada, e sua perda pararia o funcionamento da escola. Sistema: um invasor que acessa o sistema de computador pode instalar malware, usá-lo para atacar outros sistemas, danificar hardware ou software, ou bloqueá-lo com ransomware; um sistema seguro é a primeira linha de defesa para os dados nele contidos.

Ameaças se dividem em três grupos.

1. Malware 恶意软件 (malicious software) — programas nocivos:

• virus 病毒 — código autocolante que se anexa a outros programas e se espalha quando eles são executados.
• worm 蠕虫 — código autocolante que se espalha por redes 网络 sem ação do usuário.
• Trojan horse 木马 — parece útil, mas esconde código malicioso.
• spyware 间谍软件 — coleta secretamente informações (digitações, senhas).
• ransomware 勒索软件 — criptografa seus arquivos e exige pagamento.
• adware 广告软件 — impõe anúncios indesejados.

2. Enganando pessoas (ataques sociais):

• phishing 网络钓鱼 — e-mails/sites falsos que enganam usuários para darem credenciais.
• pharming 域名欺骗 redireciona um usuário para um site falso mesmo quando digitam o endereço correto.
• social engineering 社会工程 — enganar pessoas para revelarem informações.

Descrições do scheme para as quatro ameaças nomeadas: um virus é software malicioso que se replica (autocopia), anexa-se a outros arquivos e apaga ou corrompe dados; spyware é software malicioso que grava as teclas pressionadas e ações do usuário e as envia a terceiros, para obter senhas e dados pessoais; um e-mail de phishing finge vir de uma organização legítima e contém um link para um site falso onde o usuário é solicitado a fornecer detalhes pessoais ou bancários; pharming é código malicioso instalado no computador do usuário ou em um servidor web que redireciona o usuário para um site falso mesmo que tenham digitado o endereço correto. Semelhanças entre spyware e um vírus: ambos são malware, ambos são instalados sem conhecimento do usuário, ambos podem enviar dados a terceiros ou danificar o sistema; a diferença é que um vírus se replica enquanto spyware registra e transmite informações. Phishing e pharming levam o usuário a um site falso que coleta seus dados; phishing precisa que o usuário clique em um link em um e-mail, pharming funciona através de código no computador ou no servidor DNS e não precisa de e-mail.

3. Ataques à rede:

• hacking 黑客入侵 por hackers 黑客 — acesso não autorizado, muitas vezes via senhas fracas ou falhas de software.
• denial of service 拒绝服务 (DoS/DDoS) — inunda um servidor para que usuários reais não consigam acessá-lo.
• eavesdropping 窃听 — captura de dados em trânsito (risco em Wi-Fi aberto).
• man-in-the-middle 中间人攻击 — um atacante relaya secretamente ou altera mensagens entre duas partes.

Exemplo resolvido. Identifique e descreva duas ameaças aos dados em uma rede escolar, e forneça um método de prevenção diferente para cada uma.

Ameaça 1, malware: um vírus copiado para um computador a partir de um anexo de e-mail ou download se replica e corrompe ou exclui arquivos; prevenção: software antivírus que escaneia arquivos e é mantido atualizado. Ameaça 2, hacking: uma pessoa não autorizada ganha acesso à rede, por exemplo adivinhando uma senha fraca, e lê ou altera os dados; prevenção: um firewall que bloqueia conexões não autorizadas, ou senhas fortes com autenticação de dois fatores. Um terceiro par, phishing: um e-mail leva o usuário a um site falso que coleta seu login; prevenção: treinar usuários para verificar o remetente e a URL, e filtrar e-mails. A medida deve corresponder à ameaça: criptografia não impede um vírus, e software antivírus não impede phishing.

Medidas protegem tanto a segurança dos dados (contra perda, roubo ou corrupção) quanto a segurança do sistema computacional (seu hardware, software e rede).

PC standalone

• uma senha forte; antivírus mantido atualizado; atualizações de software rápidas; backup 备份 em mídia separada; criptografia 加密 de disco completo; tela bloqueada.

PC em rede

Tudo acima, mais um firewall 防火墙, permissões por usuário (direitos de admin apenas para admins), gestão centralizada de contas de usuário 用户账户, e logs de auditoria 审计日志 (quem fez login, o que tocou).

Como as medidas funcionam, na formulação que o programa avalia:

• firewall: examina toda transmissão de entrada e saída e a compara com critérios definidos (lista branca ou lista negra de endereços, portas e protocolos); bloqueia qualquer uma que não atenda aos critérios; pode impedir acesso a certos sites e alertar sobre tentativas de acesso não autorizado.
• criptografia: os dados são embaralhados (codificados) com uma chave em texto cifrado, para que uma cópia interceptada não possa ser compreendida sem a chave; o receptor usa uma chave para descriptografá-la. Protege dados em trânsito e em armazenamento, mas não impede que os dados sejam interceptados ou excluídos.
• senhas e contas de usuário: apenas um usuário que conhece a senha pode fazer login; uma senha forte (longa, caracteres mistos, alterada regularmente) não pode ser adivinhada; contas travam após falhas repetidas; cada conta possui seus próprios direitos de acesso.
• software antivírus e anti-spyware: escaneia arquivos e programas contra um banco de dados de assinaturas conhecidas de malware, verifica comportamentos, isola ou exclui o que encontrar, e deve ser atualizado para reconhecer novos malwares.
• direitos de acesso: cada usuário (ou grupo) recebe permissões para cada arquivo ou tabela, como leitura exclusiva ou leitura e escrita, para que um usuário não veja ou altere dados que não são seus; um banco de dados também pode apresentar a cada usuário uma view contendo apenas os campos necessários.
• biometria: o dispositivo captura uma imagem do rosto, impressão digital ou íris, converte em dados digitais, compara com os dados armazenados daquele usuário e permite acesso apenas em caso de correspondência; não pode ser esquecido, emprestado ou adivinhado como uma senha.
• backups: uma cópia dos dados em mídia separada, mantida fora do local, para que dados perdidos ou corrompidos possam ser restaurados.

Para restringir os riscos de malware, em três pontos: instalar software anti-malware e mantê-lo atualizado; usar um firewall; não abrir anexos ou baixar arquivos de fontes desconhecidas; manter o sistema operacional e aplicativos corrigidos; e treinar usuários.

Através da internet

• VPN 虚拟专用网 — criptografa tráfego entre o usuário e o gateway corporativo.
• HTTPS / TLS — criptografa tráfego web.
• assinaturas digitais 数字签名 — provam quem enviou uma mensagem e que ela não foi alterada em trânsito.
• detecção de intrusão — monitora tráfego por padrões de ataque conhecidos.

Como uma assinatura digital autentica um documento (cinco pontos): o remetente passa a mensagem por uma função hash para produzir um resumo; o remetente criptografa o resumo com sua chave privada, e esse resumo criptografado é a assinatura digital; a mensagem e a assinatura são enviadas juntas; o receptor descriptografa a assinatura com a chave pública do remetente para recuperar o resumo; o receptor faz hash da mensagem recebida e compara os dois resumos; se coincidirem, a mensagem veio do remetente (apenas eles detêm a chave privada) e não foi alterada na transmissão. Uma assinatura prova quem enviou a mensagem e que está intacta; não esconde o conteúdo, que é o que a criptografia da mensagem serve para fazer.

• interceptação em trânsito → criptografar os dados (HTTPS, VPN). Texto cifrado interceptado é inútil sem a chave.
• acesso não autorizado → forte autenticação 身份验证 (senhas longas; autenticação de dois fatores 双因素认证 com código de telefone ou chave); autorização 授权 de usuário; bloqueio após falhas de login.
• malware → software antivírus e anti-spyware 反间谍软件 com escaneamento em tempo real; correções; evitar downloads não confiáveis.
• phishing → treinamento de usuários; filtragem de e-mails; verificar a URL antes de inserir credenciais.
• ameaças internas → princípio de menor privilégio 最小权限 (dar a cada usuário apenas o necessário); auditoria.
• DDoS → limitação de taxa e filtragem de tráfego.

Para dados confidenciais cruzando a internet, o método do programa é criptografia: os dados são codificados com uma chave em texto cifrado, para que uma pessoa não autorizada que os intercepte não possa lê-los, e apenas o destinatário pretendido, que tem a chave, possa decodirá-los. Para um arquivo de programa enviado por e-mail para teste, a mesma resposta se aplica (criptografar o arquivo, ou enviá-lo por conexão criptografada), junto com uma senha no próprio arquivo.

• criptografia — transformar texto claro 明文 em texto cifrado 密文 com uma chave. Criptografia simétrica 对称加密 (AES) usa uma chave compartilhada; criptografia assimétrica 非对称加密 (RSA) usa uma chave pública 公钥 e uma chave privada 私钥. Protege dados em repouso e em trânsito.
• controle de acesso 访问控制 — permissões de arquivo (leitura/escrita/execução) e direitos de acesso 访问权限, implementados pelo SO.
• autenticação — técnicas de autenticação verificam o usuário: algo que você sabe (senha), tem (token, telefone), ou é (biometria 生物识别 — impressão digital, rosto, íris); mais forte combinado.
• backups — manter cópias (algumas fora do local) para que perda ou corrupção seja recuperável.
• segurança física — salas de servidores trancadas, cadeados de cabos.

Direitos de acesso em um banco de dados, descritos para três pontos: cada usuário recebe uma conta com nome de usuário e senha; o administrador do banco de dados atribui a cada conta permissões para cada tabela, como leitura exclusiva, leitura e escrita, ou sem acesso; usuários veem apenas tabelas e campos aos quais têm permissão, então um cliente não pode abrir a tabela de funcionários e um funcionário pode ler mas não alterar preços. O DBMS impõe isso com seus direitos de acesso e com visualizações, e pode criptografar os dados armazenados também.

Dados têm integridade quando são precisos e completos. Duas técnicas: validação de dados (pegar dados ruins antes de armazenar) e verificação de dados (confirmar que os dados foram inseridos ou transferidos corretamente).

Validação — os dados fazem sentido?

Validação 验证 verifica dados contra regras sensatas, automaticamente:

• range check — dentro de limites (um mês é 1–12).
• limit check — do lado correto de um limite único (ex.: idade ≥ 18).
• existence check — o item referenciado existe (ex.: um código de produto está na tabela).
• length check — número correto de caracteres.
• type / character check — tipo certo de dado (um campo de telefone permite apenas dígitos).
• format check — corresponde a um padrão (um e-mail deve conter @).
• presence check — campos obrigatórios não estão vazios.
• check digit 校验位 — um dígito extra calculado a partir dos outros (ISBN, números de cartão) que detecta erros de transcrição.

Exemplo resolvido. Em um esquema simples de dígito de controle, o dígito de controle é o resto quando a soma dos dígitos é dividida por $10$, anexado ao número. O número $4162$ tem soma de dígitos $13$, então é armazenado como $41623$. Um usuário digita $14623$: os dois primeiros dígitos são trocados, mas a soma ainda é $13$, então o dígito de controle ainda corresponde e o erro não é capturado. Um usuário que digita $41523$ é capturado, porque $4 + 1 + 5 + 2 = 12$ dá dígito de controle $2$. Um esquema que captura dígitos trocados pondera cada posição diferentemente, como faz o ISBN-13 (pesos $1, 3, 1, 3, \ldots$, então o dígito que torna o total um múltiplo de $10$). Um dígito de controle é validação: testa o número contra uma regra no momento em que é inserido.

• verificação por consulta e verificação de consistência (ex.: data de entrega ≥ data do pedido).

A validação captura dados com formatação incorreta, mas não dados que estão corretamente formatados, porém factualmente errados ("Bob" para "Bib").

Exemplo resolvido. Identifique qual verificação de validação cada trecho de pseudocódigo realiza.

Para validar um número de placa de carro que deve ter uma letra, três dígitos e duas letras: uma verificação de formato testa cada posição contra seu padrão, e uma verificação de comprimento confirma seis caracteres. Para validar uma data de nascimento: uma verificação de formato (DD/MM/YYYY), uma verificação de intervalo (o mês é de $1$ a $12$, o ano não está no futuro) e uma verificação de presença (não está em branco). Uma nota entre $0$ e o máximo do teste precisa de verificação de tipo (inteiro) e verificação de intervalo, com o limite superior lido no próprio registro do teste: é assim que a validação protege a integridade, recusando dados que não poderiam estar corretos.

Verificação — os dados foram inseridos ou transferidos corretamente?

Verificação 核对 verifica se os dados não foram alterados ao serem movidos de um lugar para outro.

Durante a entrada: dupla entrada (digite duas vezes e compare, como para uma nova senha) ou verificação visual.

Nas palavras do esquema, entrada dupla é inserir os dados duas vezes, pela mesma pessoa ou por duas pessoas, e fazer o computador comparar as duas versões e relatar qualquer diferença; uma verificação visual é a pessoa comparar o que está na tela com o documento original e corrigir qualquer diferença antes de salvar. Ambos protegem a integridade garantindo que os dados armazenados correspondam à fonte. Mesmo após validação e verificação, os dados ainda podem estar errados: podem parecer sensatos e corresponder à fonte, mas a própria fonte estava errada, ou o usuário digitou um valor diferente, mas válido, daquele pretendido.

Durante a transferência (bits podem inverter):

• verificação de paridade 奇偶校验 — um bit extra faz com que o número de 1s seja par (paridade par) ou ímpar. O receptor reconta. Detecta erros de único bit.
• soma de verificação 校验和 — o remetente envia um valor resumido dos dados; o receptor o recalcula e compara.
• verificação de redundância cíclica 循环冗余校验 (CRC) — uma soma de verificação mais forte usando divisão polinomial, detectando muitos tipos de erro adicionais.

Uma verificação de bloco de paridade 奇偶块校验 vai além e localiza o erro. Organize os bytes em uma grade: atribua um bit de paridade de linha a cada byte, depois calcule um byte de paridade extra cujos bits sejam a paridade de coluna dos bytes acima. Um único bit invertido agora falha em uma linha e uma coluna — sua interseção aponta exatamente qual bit mudou, podendo até ser corrigido.

Exemplo resolvido. Quatro bytes são enviados com paridade par, seguidos por um byte de paridade. Encontre o bit que foi corrompido.

Conte os 1s em cada linha e em cada coluna. Cada linha e coluna deve ter um número par; o byte 3 tem cinco e a coluna 4 tem três. O bit onde essa linha e essa coluna se cruzam é aquele que mudou, portanto é redefinido de 1 para 0. Uma verificação de paridade sozinha detecta um erro em um byte, mas não pode dizer qual bit; dois erros no mesmo byte se cancelam e passam despercebidos. Uma soma de verificação, explicada para três marks: o remetente passa o bloco de dados por um algoritmo que produz um valor de soma de verificação; os dados e a soma de verificação são enviados juntos; o receptor executa o mesmo algoritmo nos dados recebidos; se as duas somas de verificação coincidirem, os dados são aceitos, e se não, são rejeitados e reenviados.

A verificação só prova que o que chegou corresponde ao que foi enviado — não que os dados estejam corretos, nem contra manipulação deliberada. A validação pergunta "isso faz sentido?"; a verificação pergunta "isso foi copiado corretamente?" — use ambas.

As perguntas da tabela classificam os métodos pelo momento de uso: durante a entrada de dados, entrada dupla e verificação visual; durante a transferência de dados, verificação de paridade (byte ou bloco) e soma de verificação. Transferir arquivos de vídeo de uma câmera para um servidor usa uma soma de verificação: a câmera a calcula, o servidor a recalcula, uma discrepância significa retransmissão.

Exemplo resolvido. Um usuário digita sua data de nascimento como 31/02/2009, e digita seu endereço de e-mail duas vezes. Qual verificação captura qual erro, e qual é a diferença? A validação pergunta "esse dado é sensato?" - o computador o testa contra uma regra, e uma verificação de formato ou intervalo rejeita 31/02/2009 porque fevereiro nunca tem 31 dias. A verificação pergunta "esse dado foi inserido corretamente?" - digitar o e-mail duas vezes é entrada dupla, e comparar as duas cópias captura um erro de digitação. O limite é o que torna esta uma questão favorita: a validação nunca pode dizer que os dados estão corretos, apenas que são possíveis - 01/02/2009 passa todas as regras de validação mesmo que o usuário tenha nascido realmente em outro dia. Diga o que cada verificação pode e não pode capturar.

Uma questão de definição é marcada contra texto fixo. Aprenda estes exatamente.

• Mantenha as três ideias separadas: segurança (manter os dados seguros), privacidade (quem pode vê-los), integridade (mantê-los corretos).
• Combine cada ameaça (malware, hacking, phishing, interceptação) com uma medida (firewall, criptografia, autenticação, direitos de acesso).
• A criptografia protege confidencialidade, não integridade — use uma soma de verificação, paridade ou dígito verificador para integridade.
• Distinga um vírus, worm e Cavalo de Troia e como cada um se espalha.

Erros comuns

• Dar a mesma medida para duas ameaças, ou uma medida que não se adequa à ameaça. Cada ameaça na tabela precisa de uma prevenção diferente que realmente a impeça.
• Nomear uma medida sem explicar como ela funciona. "Firewall" pontua quando seguido por "compara o tráfego com critérios definidos e bloqueia o que falha".
• Chamar validação de uma verificação de que os dados estão corretos. A validação verifica se os dados são razoáveis; a verificação verifica se correspondem à fonte. Nenhuma delas prova que são verdadeiros.
• Dizer que uma assinatura digital criptografa a mensagem. Ela criptografa um hash da mensagem com a chave privada; o receptor a descriptografa com a chave pública e compara os hashes.
• Descrever um dígito verificador como verificação, ou uma verificação de paridade como validação. O dígito verificador é uma regra de validação na entrada; paridade e somas de verificação verificam uma transferência.
• Escrever que um vírus "envia dados para terceiros" e spyware "replica". O que replica é o vírus; o que grava é o spyware.