A tendência para o futuro da tecnologia é a produção de dispositivos eletrônicos e de computação cada vez menores. Em curto e médio prazos, ainda há poucos recursos de memória e processamento neste ambiente. A longo prazo, conforme a Física, a Química e a Microeletrônica se desenvolvem, constata-se significativo aumento na capacidade de tais dispositivos. No intervalo de curto e médio prazos, entre 20 e 50 anos, até que a tecnologia tenha avanços, soluções leves de software se vêem necessárias. No Brasil, o protocolo de assinatura digital RSA é o mais amplamente adotado, sendo obsolescente como padrão. O problema é que os avanços tecnológicos impõem um aumento considerável no tamanho das chaves criptográficas para que se mantenha um nível de segurança adequado, resultando efeitos indesejáveis em tempo de processamento, largura de banda e armazenamento. Como solução imediata, temos a criptografia de curvas elípticas sendo mais adequada para utilização por órgãos públicos e empresas. Dentro do estudo de curvas elípticas, este trabalho contribui especificamente com a introdução de uma nova subfamília das curvas amigáveis a emparelhamento Barreto-Naehrig (BN). A subfamília proposta tem uma descrição computacionalmente simples, tornando-a capaz de oferecer oportunidades de implementação eficiente. A escolha das curvas BN também se baseia no fato de possibilitarem uma larga faixa de níveis práticos de segurança. A partir da subfamília introduzida foram feitas algumas implementações práticas começando com algoritmos mais básicos de operações em corpos de extensão, passando por algoritmos de aritmética elíptica e concluindo com o cálculo da função de emparelhamento. A combinação da nova subfamília BN com a adoção de técnicas de otimização, cuidadosamente escolhidas, permitiu a mais eficiente implementação do emparelhamento Ate ótimo, operação bastante útil em aplicações criptográficas práticas.

The trend for the future consists of steadfast shrinking of electrical and computing devices. In the short to medium term, one will still find constrained storage and processing resources in that environment. In the long run, as Physics, Chemistry and Microelectronics progress, the capabilities of such devices are likely to increase. In 20 to 50 years from now, until technology has firm advances, lightweight software solutions will be needed. In Brazil, the most widely adopted signature protocol, the RSA scheme, is obsolescent as a standard. The problem is that technological advances impose a considerable increase in cryptographic key sizes in order to maintain a suitable security level, bringing about undesirable effects in processing time, bandwidth occupation and storage requirements. As an immediate solution, we have the Elliptic Curve Cryptography which is more suitable for utilization in public agencies and industry. In the field of elliptic curves, this work contributes specifically with the introduction of a new subfamily of the pairing-friendly Barreto-Naehrig (BN) curves. The proposed subfamily has a computationally simple description, and makes it able to offer opportunities for efficient implementation. The choice of the BN curves is also based on the fact that they allow a range of practical security levels. Furthermore, there were made practical implementations from the introduced subfamily, like the most basic extension fields algorithms, elliptic curve arithmetic and pairing computation. The adoption of the new BN subfamily with carefully chosen optimization techniques allowed the most efficient implementation of the optimal Ate pairing, which is a very useful operation in many practical cryptographic applications.