Segurança, aprendizado de máquina e teoria da computação

Revise conceitos selecionados de criptografia, segurança da web e de software, aprendizado de máquina, redes neurais e teoria da computação. Pressupõe conhecimentos básicos de programação, redes, probabilidade e álgebra linear; o foco está em definições, condições e limites, sem constituir um curso completo de implementação.

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Segurança, aprendizado de máquina e teoria da computação (.md)

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1O que é CSRF e por que cookies SameSite não são uma defesa completa?CSRF induz o navegador a enviar solicitações indesejadas com credenciais anexadas automaticamente, como cookies de sessão. Valide tokens anti-CSRF apropriados em solicitações que alteram o estado e use SameSite como defesa em profundidade. SameSite=Lax pode permitir cookies em uma navegação de nível superior entre sites via GET; portanto, endpoints GET não devem executar ações que alterem o estado.
2Como a fixação de dependências, a verificação de assinaturas e uma SBOM contribuem para a segurança da cadeia de suprimentos de software?Versões fixadas e hashes verificados ajudam a identificar as dependências pretendidas; assinaturas e procedência verificadas ajudam a estabelecer a origem e a integridade do artefato; uma SBOM inventaria os componentes. Combine isso com compilações protegidas e análise de vulnerabilidades. Uma assinatura válida ou uma SBOM não prova que o software é seguro.
3Como conexões residuais e normalização de camada podem ajudar quando a propagação dos gradientes em redes profundas é difícil?Os gradientes podem ficar extremamente pequenos ou grandes durante a retropropagação. Uma conexão residual, y = F(x) + x, fornece um caminho direto para a derivada pelo termo identidade. A normalização de camada reescala as ativações e pode estabilizar o treinamento. Essas técnicas ajudam, mas não garantem que gradientes que desaparecem ou explodem deixem de ocorrer.
4Como a retropropagação e otimizadores como SGD ou Adam dividem o trabalho de treinar uma rede neural?A retropropagação aplica a regra da cadeia para calcular os gradientes da perda. SGD atualiza os parâmetros com um passo oposto a um gradiente calculado sobre uma amostra. Adam usa estimativas móveis dos momentos do gradiente para adaptar as atualizações. Calcular um gradiente e escolher a atualização dos parâmetros são operações distintas.
5Como a autoatenção baseada em produto escalar com ajuste de escala combina informações dos tokens, incluindo o mascaramento?Ela calcula softmax(QKᵀ/√dₖ + M)V. Q, K e V são projeções da mesma sequência; dₖ é a dimensão das chaves e consultas. A máscara aditiva M vale 0 nas posições permitidas e −∞ nas bloqueadas. Softmax é aplicada sobre as chaves permitidas para cada consulta. Uma máscara causal bloqueia tokens futuros.
6Como HSTS reduz ataques de rebaixamento de HTTPS e qual é sua limitação na primeira visita?Um invasor pode tentar manter o navegador em HTTP não cifrado. Para um host HSTS conhecido, o navegador usa HTTPS e rejeita erros de certificado. Uma política aprendida apenas em uma visita segura anterior não protege uma primeira visita insegura; uma política pré-carregada pode cobrir essa lacuna inicial.
7O que o sigilo futuro (forward secrecy) protege quando uma chave de autenticação de longo prazo é comprometida?As sessões anteriormente gravadas permanecem confidenciais se seus segredos de sessão não tiverem sido comprometidos também. Diffie–Hellman efêmero pode fornecer essa propriedade quando os segredos efêmeros são apagados com segurança; comprometer apenas a chave de longo prazo não revela então as chaves de sessões anteriores.
8Que propriedades de segurança uma função hash criptográfica de saída fixa, como SHA-256, deve oferecer?Ela transforma uma entrada de maneira determinística em um resumo de tamanho fixo. A resistência a pré-imagens torna computacionalmente inviável encontrar uma entrada para um resumo dado; a resistência a segundas pré-imagens torna inviável encontrar outra entrada com o mesmo resumo de uma entrada dada; a resistência a colisões torna inviável encontrar duas entradas distintas quaisquer com o mesmo resumo.
9Qual é a diferença entre criptografia simétrica e criptografia de chave pública?A criptografia simétrica, como AES ou ChaCha20, usa a mesma chave secreta para cifrar e decifrar. A criptografia de chave pública usa um par de chaves relacionadas, uma pública e outra privada; dependendo do esquema, permite cifragem, assinaturas digitais ou acordo de chaves. Essas operações não são intercambiáveis.
10Como a política de mesma origem e CORS regulam o acesso do navegador a respostas de outra origem?Para URLs comuns da web, uma origem é definida pelo esquema, host e porta. A política de mesma origem restringe leituras entre origens feitas por scripts; CORS permite ao servidor autorizar determinados acessos do navegador por meio de cabeçalhos de resposta. Apenas algumas solicitações exigem uma verificação preliminar OPTIONS. CORS não substitui a autorização no servidor.
11Por que usar ativações não lineares entre camadas afins de uma rede neural?Uma composição de aplicações afins continua sendo afim; portanto, empilhar apenas essas aplicações não cria características não lineares. Ativações não lineares ocultas, como ReLU ou GELU, permitem funções mais expressivas. Isso diz respeito à representação oculta, não apenas a uma transformação não linear na saída.
12Como diferem o aprendizado supervisionado, não supervisionado e por reforço?O aprendizado supervisionado usa exemplos com rótulos-alvo para aprender a fazer previsões. O não supervisionado encontra estrutura em dados sem esses rótulos-alvo. O aprendizado por reforço aprende um comportamento por interação com um ambiente para melhorar a recompensa acumulada esperada.
13Como estouros de buffer podem afetar a memória e quais são os limites de ASLR, NX e dos canários de pilha?Uma escrita fora dos limites pode corromper dados da pilha ou do heap, às vezes incluindo informações de controle. ASLR aleatoriza as posições, NX impede a execução em páginas de memória designadas e os canários detectam certas sobrescritas na pilha. Essas mitigações reduzem a possibilidade de exploração, mas não eliminam o erro de segurança de memória subjacente.
14O que afirma a tese de Church–Turing e por que ela é chamada de tese?Toda função calculável por um procedimento mecânico efetivo pode ser calculada por uma máquina de Turing. Ela relaciona uma noção informal de cálculo efetivo a um modelo formal; essa identificação é, portanto, uma tese, e não um teorema sobre dois modelos formais. A equivalência entre modelos formais específicos pode ser demonstrada.
15Como diferem os ataques DDoS volumétricos, de inundação SYN e de camada de aplicação?Eles visam, respectivamente, à largura de banda, aos recursos de gestão de conexões e ao trabalho da aplicação, usando fontes de tráfego distribuídas. As defesas devem corresponder ao gargalo: filtragem ou limpeza de tráfego a montante para inundações, SYN cookies para certos ataques ao estado das conexões e filtragem ou limites de taxa específicos da aplicação para abusos de HTTP. Nenhum controle interrompe todos os ataques DDoS.
16O que é SSRF e o que suas defesas devem restringir?SSRF faz um servidor enviar solicitações a destinos escolhidos por um invasor, podendo expor serviços internos ou metadados da nuvem. Restrinja destinos e protocolos permitidos, verifique endereços resolvidos e redirecionamentos e aplique controles de saída da rede. Verificar apenas o nome de host enviado é insuficiente.
17Em um handshake TLS 1.3 típico, autenticado por certificado e com Diffie–Hellman efêmero, como são verificados o servidor e as chaves de sessão?O cliente valida o certificado e a identidade do servidor e verifica sua assinatura CertificateVerify sobre a transcrição das mensagens do handshake. Diffie–Hellman efêmero estabelece um segredo compartilhado do qual são derivadas as chaves de tráfego; as mensagens Finished autenticam a transcrição e confirmam as chaves derivadas. TLS 1.3 também aceita outros modos de handshake.
18Para problemas de decisão e reduções muitos-para-um em tempo polinomial, qual é a diferença entre P, NP, NP-difícil e NP-completo?P contém problemas decidíveis em tempo polinomial determinístico. NP contém problemas cujas instâncias positivas têm certificados de tamanho polinomial verificáveis em tempo polinomial. Um problema é NP-difícil quando todo problema de NP admite uma redução desse tipo a ele. NP-completo significa ser NP-difícil e também pertencer a NP; ser NP-difícil, por si só, não implica pertencer a NP.
19Como se relacionam o privilégio mínimo e a confiança zero?O privilégio mínimo concede apenas o acesso necessário a uma tarefa. A confiança zero evita confiança implícita baseada apenas na localização na rede ou na propriedade, e avalia identidade, estado do dispositivo e política antes de conceder acesso a um recurso, com reavaliação contínua. Ela aplica o privilégio mínimo, em vez de substituí-lo.
20O que precisão, revocação, F1 e ROC-AUC medem em um classificador binário?Para a classe positiva escolhida, precisão = TP/(TP+FP), revocação = TP/(TP+FN) e F1 = 2TP/(2TP+FP+FN), quando os denominadores são diferentes de zero. ROC-AUC resume as taxas de verdadeiros positivos em relação às de falsos positivos ao longo dos limiares. Com classes desbalanceadas, examine também o comportamento de precisão–revocação e os custos dos erros; ROC-AUC sozinha não é uma medida universal de qualidade.
21Como as penalizações L1 e L2 afetam os pesos de um modelo? Elas garantem menos sobreajuste?L1 acrescenta λ∑|wᵢ| à perda e pode zerar alguns pesos. L2 acrescenta λ∑wᵢ² e tende a reduzir os pesos sem induzir zeros exatos. Com λ ≥ 0, sua intensidade deve ser ajustada; nenhuma garante generalização melhor nem identifica apenas características irrelevantes.
22Qual é a diferença entre defesas contra XSS e medidas que apenas limitam seu impacto?XSS executa código controlado por um invasor no contexto do site dentro do navegador. Codificação de saída adequada ao contexto, operações DOM seguras e sanitização apropriada do HTML permitido intencionalmente tratam a injeção. CSP acrescenta defesa em profundidade. HttpOnly pode impedir que scripts leiam um cookie, mas não impede a execução de XSS.
23O que autômatos finitos determinísticos, não determinísticos e expressões regulares formais têm em comum?Autômatos finitos determinísticos e não determinísticos reconhecem exatamente as linguagens regulares, também descritas por expressões regulares formais. Um autômato não determinístico aceita se alguma computação permitida aceita. Recursos das expressões regulares em linguagens de programação, como retroreferências, podem ir além dessa classe formal.
24O que é geração aumentada por recuperação (RAG) e o que ela não garante?RAG recupera material externo e condiciona a geração a esse material. Isso pode melhorar o embasamento das respostas e facilitar a atualização de informações sem treinar novamente o gerador. O material recuperado pode estar desatualizado, incorreto ou ser irrelevante, e a geração ainda pode errar; a recuperação não transforma documentos em uma verdade garantida.
25Como viés e variância se relacionam com subajuste e sobreajuste na perspectiva clássica de viés–variância?Viés é um erro sistemático da previsão ou estimativa média; variância é a sensibilidade à amostra de dados de treinamento. Viés alto pode contribuir para subajuste. Variância alta pode contribuir para ajustar o modelo a flutuações específicas do treinamento e para generalizar mal. O equilíbrio depende do modelo, dos dados e do procedimento de treinamento.
26O que contém um JWT compacto assinado e por que decodificá-lo não basta?Suas três partes em base64url contêm o cabeçalho, a carga útil com as declarações e a assinatura ou MAC. Elas são codificadas, não cifradas. Verifique a assinatura ou MAC com uma chave confiável e um algoritmo explicitamente permitido; depois valide as declarações exigidas pela aplicação, como emissor, destinatário e expiração. JWTs também podem usar representações cifradas.
27Por que armazenar senhas com um esquema de hash de senhas com salt, em vez de usar apenas SHA-256?Um salt aleatório exclusivo impede a reutilização de tabelas pré-calculadas e produz hashes armazenados diferentes mesmo quando os usuários escolhem a mesma senha. Um custo configurável torna as tentativas de adivinhação mais lentas. Argon2id e scrypt impõem custos de memória; bcrypt é uma opção legada mais lenta, com custo principalmente de CPU. SHA-256 foi projetado para ser rápido. Os salts não são secretos, e o custo adequado depende da implantação.
28Como ocorre uma injeção de SQL e como as consultas parametrizadas ajudam?Uma entrada não confiável é interpretada como código SQL, em vez de dados. Vincule valores de dados a parâmetros em vez de concatená-los ao SQL. Em geral, parâmetros não podem substituir nomes de tabelas, nomes de colunas ou palavras-chave SQL; escolha esses elementos estruturais entre opções confiáveis e explicitamente permitidas.
29O que HMAC autentica e o que ele não fornece?HMAC calcula uma etiqueta a partir de uma mensagem e de uma chave secreta compartilhada, por exemplo com HMAC-SHA256. Uma etiqueta válida sustenta a integridade e a autenticação perante quem detém essa chave. Ela não cifra a mensagem nem comprova qual dos vários detentores da chave a criou.
30Como PKCE protege o fluxo OAuth de código de autorização, inclusive no OpenID Connect?O cliente cria um novo verificador de código secreto e envia o desafio calculado a partir dele por S256 junto à solicitação de autorização. Ao trocar o código por tokens, fornece o verificador; o servidor verifica se o desafio derivado dele corresponde ao desafio vinculado ao código. Apenas interceptar o código não basta. OAuth trata de autorização delegada; OpenID Connect acrescenta uma camada de autenticação.
31O que a indecidibilidade do problema da parada exclui?Ela exclui um algoritmo que sempre termine e decida corretamente, para todo programa e toda entrada, se aquela execução acabará por terminar. Não impede provar a terminação ou a não terminação de programas específicos ou de classes restritas.
32Com dimensões de características fixas, como autoatenção completa, FlashAttention e cache KV diferem em custo conforme o comprimento da sequência?Para N tokens, a atenção completa convencional usa O(N²) operações aritméticas e O(N²) de armazenamento para pontuações materializadas. FlashAttention exata evita esse armazenamento quadrático, mas mantém a aritmética quadrática. Durante a decodificação autorregressiva, o cache KV reutiliza chaves e valores anteriores; evita recalculá-los, mas a atenção completa ainda compara cada nova consulta com os tokens anteriores.