Desenvolvimento de um Sistema de Comunicação com Criptografia de Ponta a Ponta

Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) do curso de Ciência da Computação

Sobre o Projeto

Este repositório contém o Trabalho de Conclusão de Curso desenvolvido como requisito para a obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação. O trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de comunicação digital que utiliza criptografia de ponta a ponta (E2EE) para garantir a privacidade e a segurança das mensagens trocadas entre os usuários.

Tema

Desenvolvimento de um Sistema de Comunicação com Criptografia de Ponta a Ponta

Em um cenário marcado por crescentes preocupações com a proteção de dados pessoais e a vigilância digital, soluções que asseguram a confidencialidade das comunicações tornam-se cada vez mais relevantes. Este projeto apresenta uma solução prática e acessível para comunicação segura, utilizando técnicas modernas de criptografia.

Contexto e Motivação

Com o crescimento vertiginoso das interações online e o aumento de crimes cibernéticos, vazamentos de dados e fraudes, surge a necessidade de sistemas que priorizem a segurança e privacidade do usuário final. O projeto foi motivado por:

• Vulnerabilidades cibernéticas: Ataques como "Man-in-the-Middle" têm comprometido dados de milhões de usuários
• Importância da privacidade: A comunicação digital precisa garantir confidencialidade e autenticidade
• Software livre: Possibilitar que qualquer pessoa audite o código-fonte e verifique a segurança da aplicação

Objetivos

Objetivo Principal: Desenvolver um sistema de comunicação de software livre, utilizando um modelo híbrido de criptografia simétrica e assimétrica para assegurar a privacidade na troca de mensagens, além da implementação do não repúdio, garantindo a autenticidade da comunicação.

Objetivos Específicos:

• Implementar criptografia híbrida utilizando algoritmos RSA (assimétrica) e AES (simétrica)
• Desenvolver arquitetura cliente-servidor com protocolo WebSocket para comunicação em tempo real
• Implementar o conceito de Perfect Forward Secrecy (PFS) para garantir sigilo efêmero
• Criar interface amigável ao usuário
• Realizar testes de segurança e usabilidade

🛠️ Tecnologias Utilizadas

O sistema foi desenvolvido utilizando tecnologias modernas e amplamente adotadas:

• Linguagem: Python
• Protocolo de Comunicação: WebSocket (comunicação bidirecional em tempo real)
• Criptografia:
  • RSA para troca segura de chaves
  • AES (256 bits) para criptografia de mensagens
  • Perfect Forward Secrecy (PFS) para sigilo efêmero
• Princiapis Bibliotecas: Cryptography, Typer, FastAPI
• Frontend: HTML, CSS, JavaScript

Resultados e Contribuições

O projeto alcançou resultados significativos:

• Sistema funcional: Plataforma operacional de troca de mensagens com criptografia E2EE
• Segurança robusta: Implementação de PFS garante que chaves comprometidas não afetam sessões anteriores
• Arquitetura eficiente: Servidor intermediário apenas roteia mensagens, sem acesso ao conteúdo descriptografado
• Código aberto: Todo o código-fonte disponível para auditoria e contribuições
• Documentação completa: Trabalho acadêmico detalhando fundamentos teóricos e práticos

Principais contribuições:

• Disseminação do conhecimento sobre criptografia aplicada
• Demonstração prática de que é possível construir plataformas seguras mesmo com recursos limitados
• Reforço da importância da proteção da privacidade em sistemas de comunicação
• Material de referência para estudos futuros em segurança da informação

Autores

• Emanuel Chagas Pinheiro Mattos
• Henrique Sebastião Silva Rosa
• Lucas Souza de Deus
• Valério Gonçalves Vieira Junior
• Wanderson Amorim Pinheiro

Palavras-chave

Comunicação, Criptografia, Privacidade, Segurança, Desenvolvimento de Software, Python, E2EE, Perfect Forward Secrecy, WebSocket.

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Como Utilizar este Repositório

Este repositório contém todo o código LaTeX necessário para compilar o documento do TCC em PDF. Abaixo, você encontrará informações sobre as ferramentas e pacotes utilizados.

🔗 Links úteis ao trabalhar com LaTeX

Ferramentas e Geradores:

• Gerador de Tabelas - Crie tabelas LaTeX facilmente
• Mathpix Snip - Converta equações de imagens para LaTeX
• Detexify - Encontre símbolos LaTeX desenhando-os
• LaTeX Equation Editor - Editor visual de equações

Documentação e Tutoriais:

• Fórum TEX - Comunidade para dúvidas sobre LaTeX
• Documentação do Overleaf - Tutoriais completos e exemplos
• Guia de LaTeX - Tutorial passo a passo
• CTAN - Comprehensive TeX Archive Network - Repositório oficial de pacotes LaTeX
• LaTeX Wikibook - Guia completo e colaborativo

Templates e Referências:

• Template TCC FGA-UnB - Template de referência
• AbnTeX2 - Documentação sobre normas ABNT em LaTeX
• Gallery Overleaf - Galeria de templates

Instalação e Configuração:

• Vídeo de como instalar o LaTeX no Windows
• TeX Live - Distribuição LaTeX multiplataforma
• MiKTeX - Distribuição LaTeX para Windows

📦 Pacotes LaTeX Utilizados

Abaixo está uma explicação dos principais pacotes LaTeX utilizados no documento e links para suas documentações oficiais:

Configuração de Idioma e Codificação:

• babel - Define o idioma do documento (português brasileiro)
• inputenc - Codificação do documento (conversão automática de acentos)
• fontspec - Permite utilizar fontes customizadas do sistema (requer XeLaTeX ou LuaLaTeX)

Formatação de Texto:

• microtype - Melhorias tipográficas e justificação do texto
• indentfirst - Indenta o primeiro parágrafo de cada seção
• setspace - Define o espaçamento entre linhas
• hyphenat - Controla a hifenização automática de palavras
• csquotes - Formatação correta de aspas e citações

Layout e Estrutura:

• geometry - Ajusta o layout do documento e dimensões das margens
• changepage - Permite alterar margens em partes específicas do texto
• sectsty - Define estilos para títulos de seções
• titlesec - Personaliza tamanho de fonte e espaçamento de títulos e subtítulos

Sumário e Listas:

• tocloft - Personaliza a aparência do sumário
• tocbibind - Adiciona referências e outros elementos ao sumário
• enumitem - Controla formatação de listas e remove indentação
• etaremune - Cria listas enumeradas em ordem decrescente

Referências e Citações (ABNT):

• abntex2cite - Formata citações e referências de acordo com as normas ABNT

Recursos Adicionais:

• hyperref - Cria links clicáveis no documento (referências internas e URLs)
• glossaries - Gerencia glossário de termos técnicos
• acronym - Gera lista de acrônimos e siglas

Nota: Para visualizar a lista completa de pacotes e suas configurações, consulte o arquivo tcc.cls no repositório.

🛠️ Ferramentas auxiliares

GNU Make - Utilizaremos o make para automatizar comandos grandes que podem nos ajudar em alguns momento como formatar o código e remover arquivos desnecessários. Veja os exemplos abaixo.

• make format - formata o código.
• make lint - verifica se o código está formatado mas não aplica mudanças.
• make clean - apaga arquivos desnecessários gerados durante o build do PDF.

Formatador de código

Para formatar o código LaTeX vamos utilizar o tex-fmt, ele nos ajudará a manter a sanidade do código, corrigindo identação e quebrando linhas muito compridas.

O arquivo tex-fmt.toml na raíz do projeto é o arquivo de configuração dessa ferramenta.

Para executar o formatador basta executar o comando abaixo, ele irá procurar e formatar todos os arquivos .tex, .bib, .cls e .sty do projeto.

make format

[!NOTE] Sempre antes de realizar um commit é import executar o formatador para garantir que está tudo certo, pois ao realizar um pull request para a branch principal, um workflow será executado para verificar se o código está formatado e caso não esteja, o check do workflow irá falhar.

Extensão LaTeX Workshop

Vamos utilizar a extensão LaTeX Workshop no VS Code para diversas coisas como geração automática do PDF, sugestão de código e umpouco mais.

[!IMPORTANT] Como vamos gerar um PDF com fontes customizadas pela extensão no VS Code, precisamos configurar a variável latex-workshop.latex.recipes no arquivo JSON de configuração do VS Code para usar o compilador compatível com fontes customizadas, como no seguinte exemplo:

"latex-workshop.latex.tools": [
       {
           "name": "latexmk",
           "command": "latexmk",
           "args": [
             "-synctex=1",
             "-interaction=nonstopmode",
             "-file-line-error",
             "-pdfxe",
             "-outdir=%OUTDIR%",
             "%DOC%"
           ],
           "env": {}
         },
   ],
   "latex-workshop.latex.recipes": [
       {
           "name": "latexmk (xelatex)",
           "tools": [
               "latexmk"
           ]
       },
   ],