Che cos’è la crittografia? Una guida completa

Breve storia della crittografia

La crittografia per il grande pubblico sul web è una pratica sia piuttosto recente che ormai relativamente diffusa. All’inizio, la crittografia dei dati era esclusivamente una misura di sicurezza dello Stato: garantire la protezione dei segreti nazionali o militari e impedire ai nemici (reali o potenziali) di accedervi. Man mano che Internet è diventata una risorsa di uso sempre più diffuso negli anni '90, il linguaggio utilizzato per descrivere la crittografia e la sua accessibilità sono cambiati. I termini “sicurezza” o “privacy” sono stati giustamente estesi al grande pubblico. Ma questa necessità di nascondere le informazioni è in realtà piuttosto antica.

Le origini antiche della crittografia

La pratica di nascondere i messaggi risale alle civiltà antiche. Erodoto racconta come Isteo tatuò un messaggio segreto sul cuoio capelluto rasato di uno schiavo, nascondendolo man mano che i capelli ricrescevano. Questa è la steganografia: nascondere un messaggio, non trasformarlo.

Intorno al 700–500 a.C., sorsero i sistemi di cifratura per codificare informazioni sensibili, come le comunicazioni militari. I primi metodi includevano semplici sostituzioni di lettere (A=Z, B=Y). Nel corso del tempo, la crittografia è diventata più complessa. Le macchine “Enigma” della Germania nazista utilizzavano complessi sistemi di cifratura basati su rotori, e la loro decifrazione aiutò gli Alleati a vincere la Seconda Guerra Mondiale.

Possiamo quindi affermare che la crittografia è antica quanto il momento in cui il linguaggio umano è diventato politico, e nuova quanto il linguaggio continua a diventare digitale.

La crittografia come tecnologia di sicurezza moderna

La crittografia digitale e computazionale moderna è stata sviluppata negli anni '70, in gran parte grazie ai finanziamenti per la ricerca e alle iniziative degli Stati Uniti. governo. L’RSA (Rivest–Shamir–Adleman) è stato uno dei risultati di questo lavoro. Questi sforzi non sono stati esattamente tenuti segreti, poiché hanno coinvolto ricercatori accademici e aziende tecnologiche come IBM che lavoravano nell’ambito di contratti governativi. Ma i risultati erano tenuti sotto stretta sorveglianza e considerati beni di sicurezza nazionale. La tecnologia crittografica è stata addirittura classificata come “munizione” o arma negli Stati Uniti legge per limitarne e perseguirne l’esportazione durante la Guerra Fredda.

La crittografia come risorsa pubblica per la privacy

Attraverso cause legali, attivismo e iniziative tecnologiche dal basso, gli Stati Uniti legislazione in materia di crittografia più permissiva, consentendo la diffusione globale della messaggistica crittografata e favorendo così la privacy digitale.

Negli anni 2010, la maggior parte dei servizi web ha adottato l’AES o protocolli simili, rendendo la crittografia l’impostazione predefinita per la navigazione, le e-mail e gli acquisti online.

Oggi, la lotta per una crittografia sicura e priva di backdoor continua. Ma prima, vediamo come funziona la crittografia.

Che cos’è la crittografia?

La crittografia è la trasformazione dei dati in modo che risultino illeggibili, tranne che per chi possiede le chiavi crittografiche necessarie per sbloccarli. Pensateci innanzitutto come se metteste le vostre informazioni sensibili in una stanza impenetrabile, inaccessibile senza una chiave speciale che solo voi possedete. Dopotutto, “crittografare” significa sigillare, proteggere o mantenere segreto. Ma invece di essere racchiusi in una stanza fisicamente protetta, i vostri dati vengono trasformati in codice digitale.

Processo di crittografia

La crittografia trasforma i dati da “testo in chiaro” (originali e leggibili, o “in chiaro”) in “testo cifrato” (illeggibili, nascosti sotto un “codice” o un enigma). Algoritmi speciali trasformano ogni lettera o valore nei tuoi dati in modo che, anche se qualcuno li intercettasse, risultino indecifrabili. Gli algoritmi di crittografia moderni di cui parleremo includono AES, RSA e ECC (crittografia a curve ellittiche).

Resistenza delle chiavi di crittografia

La forza della crittografia è determinata dalla lunghezza numerica (o dal numero di bit) delle chiavi di crittografia: più lunga è la chiave, più difficile è decifrarla. Nel 2001, l’AES è stato adottato come standard di crittografia a 128 bit sia per uso sensibile che generale ed è compatibile anche con chiavi a 256 bit. La crittografia AES ha di fatto reso obsoleto l’originale DES (Data Encryption Standard) a 56 bit.

Per una sicurezza avanzata, la crittografia a 256 bit è ormai lo standard di riferimento, e in casi particolarmente sensibili si ricorre a bit ancora più elevati. Per apprezzare la forza di una crittografia a 256 bit, si consideri che esistono circa 10^77 possibili combinazioni numeriche e chiavi.

Tipi fondamentali di crittografia

Le principali forme di crittografia si distinguono in base alle modalità e ai tipi di chiavi condivise tra parti fidate. Nella pratica corrente, le seguenti forme di crittografia vengono spesso combinate per formare protocolli di crittografia ibridi.

Crittografia simmetrica

La crittografia simmetrica utilizza la stessa chiave condivisa sia per crittografare che per decrittografare un pacchetto di dati. Sia il mittente che il destinatario devono quindi possedere la chiave, o condividerla in anticipo, per poter rispettivamente crittografare e decrittografare il messaggio. AES è lo standard simmetrico principale, che crittografa i dati in blocchi di dimensioni fisse da 128 bit.

Poiché è significativamente più efficiente, la crittografia simmetrica è particolarmente utile per grandi quantità di dati inattivi, come la protezione dell’archiviazione dei database. Tuttavia, un problema della crittografia simmetrica è che la chiave deve essere condivisa in modo sicuro tra più parti, il che rappresenta un rischio per la sicurezza in assenza di crittografia. È qui che entra in gioco la crittografia asimmetrica.

Crittografia asimmetrica

La crittografia asimmetrica, o crittografia a chiave pubblica, utilizza due chiavi collegate: una chiave pubblica per la crittografia e una chiave privata per la decrittografia. Queste chiavi sono collegate matematicamente tramite grandi numeri primi, garantendo che i dati crittografati con una possano essere decrittografati solo con l’altra. Le chiavi pubbliche possono essere condivise liberamente, consentendo a chiunque di crittografare messaggi che solo la chiave privata del destinatario può decrittografare.

Crittografia a curve ellittiche (ECC)

ECC (Elliptic Curve Cryptography) è una forma di crittografia asimmetrica in rapida crescita basata su curve ellittiche su campi finiti. Genera chiavi pubbliche e private utilizzando problemi matematici complessi, offrendo una sicurezza elevata con uno sforzo computazionale minimo. Una chiave ECC a 256 bit equivale a una chiave RSA a 3072 bit, rendendo l’ECC ideale per i certificati SSL/TLS, la blockchain, WireGuard e la sicurezza mobile.

Nuove forme di crittografia

Stanno inoltre emergendo nuovi metodi di crittografia. WireGuard, ad esempio, utilizza ChaCha20, un algoritmo di cifratura a flusso veloce e sicuro che crittografa i dati bit per bit. Spesso abbinato a Poly1305 per l’autenticazione, ChaCha20-Poly1305 è altamente efficiente e resistente agli attacchi informatici.

Crittografia ibrida per il traffico online

La crittografia può anche assumere forme ibride e multistrato per proteggere meglio i dati in transito. Come abbiamo visto, la crittografia simmetrica è veloce, ma di per sé non fornisce un modo sicuro e crittografato per condividere le chiavi. La crittografia a chiave pubblica offre una soluzione a questo problema. I modelli ibridi (incluso l’ECC) combinano protocolli di crittografia simmetrici e asimmetrici a diversi livelli per garantire sia la sicurezza delle chiavi che l’ottimizzazione della crittografia.

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protocolli di sicurezza di Internet

La forma più diffusa di crittografia ibrida è rappresentata proprio dai protocolli che attualmente proteggono il traffico sul web: l’originale SSL (Secure Socket Layer), il TLS (Transport Layer Security), che è stato sviluppato e migliorato a partire dall’SSL, e l’HTTPS, che si sovrappone al TLS/SSL.

SSL/TLS è il processo che consente di stabilire inizialmente una connessione crittografata. Questo processo inizia con il browser e il servizio web, verificando il certificato TLS/SSL di quest’ultimo e la sua validità tramite un’autorità di certificazione (CA) affidabile per garantire che si tratti del server autentico. Viene quindi scambiata in modo sicuro una chiave di crittografia simmetrica per crittografare e decrittografare i dati.

Crittografia multistrato

In genere, i dati degli utenti vengono crittografati una sola volta perché questo metodo è sia adeguatamente sicuro che veloce. Tuttavia, esistono modi per crittografare i dati più volte. La connessione tramite una VPN comporterà probabilmente una doppia crittografia dei dati: prima tramite la connessione HTTPS con la destinazione, e poi nuovamente tramite il tunnel VPN. Queste fasi di crittografia formano essenzialmente degli strati, con HTTPS che costituisce il primo strato attorno al nucleo dei dati in chiaro.

Altre procedure di instradamento presentano strutture a livelli più complesse. La crittografia onion della rete Tor è un altro noto esempio di crittografia ibrida, che aggiunge una crittografia a più livelli per proteggere il percorso di un pacchetto attraverso la sua rete di instradamento composta da tre server (o nodi). Sphinx è progettato specificamente per le comunicazioni anonime in una Mixnet come quella che alimenta NymVPN.

Ottimizzazione della velocità

Più robusto è il processo di crittografia, più la latenza diventerà un problema. Chiavi più lunghe, scambi di chiavi in più fasi, livelli multipli di crittografia e decrittografia e instradamento su più nodi: tutto ciò aumenta il tempo di calcolo necessario per il processo. Ma senza dubbio aumenta la sicurezza.

In definitiva, la sicurezza e la privacy online comporteranno sempre un compromesso in termini di velocità e prestazioni. Pertanto, nella scelta di un protocollo di crittografia, o di un servizio come una VPN basato su di esso, è importante considerare quali algoritmi di crittografia e protocolli di routing vengono utilizzati.

Tecniche per violare la crittografia

È possibile violare la sicurezza della crittografia? In linea di principio, sì. In pratica, tuttavia, «sfondare» di petto gli standard di crittografia moderni non è attualmente possibile. Ciò richiederebbe ingenti risorse computazionali che, al momento, non si sa se esistano. L’unica preoccupazione è quando queste capacità computazionali diventeranno praticamente realizzabili. In ogni caso, analizziamo i possibili modi per farlo.

Acquisizione della chiave

Il modo più semplice per compromettere la crittografia – ovvero per accedere illegittimamente ai dati crittografati – consiste nell’acquisire la chiave o le chiavi di crittografia/decryption. Ciò può essere realizzato in diversi modi.

• Errore dell’utente: Le chiavi private vengono spesso esposte a causa di una gestione inadeguata, come il riutilizzo o la condivisione non sicura. Come le password, se compromesse, possono essere sfruttate.
• Attacchi informatici: gli hacker ottengono le chiavi tramite phishing, attacchi man-in-the-middle o violazioni dei database. Il phishing induce gli utenti a rivelare le proprie credenziali, mentre gli aggressori possono intercettare gli scambi di chiavi o accedere a chiavi in chiaro archiviate in modo non sicuro.
• Ingegneria sociale: Tattiche psicologiche come lo spear phishing o il baiting inducono gli utenti a condividere le chiavi. Ad esempio, un’e-mail IT contraffatta potrebbe falsamente segnalare una violazione della sicurezza, indurre gli utenti a rivelare le chiavi di crittografia.

Anche se uno qualsiasi di questi attacchi dovesse avere successo, questi metodi tecnicamente non violano né decifrano la crittografia in sé, ma sfruttano piuttosto le vulnerabilità umane per ottenere l’accesso alle chiavi.

attacchi di forza bruta

attacchi di forza bruta che indovinano sistematicamente le chiavi di crittografia per tentativi ed errori. Tuttavia, con l’aumentare della lunghezza della chiave, le combinazioni possibili crescono in modo esponenziale, rendendo questi attacchi impraticabili.

Mentre la crittografia a 56 bit è stata violata in poche ore e messa fuori uso, quella a 128 bit rimane ancora inviolabile. Chiavi avanzate come la crittografia a 256 bit rendono gli attacchi di forza bruta praticamente impossibili, richiedendo una quantità irrealistica di tempo e potenza di calcolo.

Crittanalisi

Ovunque esistano codici, seguono tentativi di decifrarli. La criptoanalisi, che risale ai tempi antichi, esamina i modelli linguistici per decifrare i codici, riducendo le possibili combinazioni e analizzando i modelli di frequenza.

Con la crittografia digitale, la questione è molto più complessa. La crittoanalisi moderna cerca schemi nel testo cifrato per restringere le possibilità relative alle chiavi, ma le tecniche attuali rimangono in gran parte poco praticabili.

attacchi side-channel

Gli attacchi side-channel non prendono di mira la crittografia in sé, ma analizzano piuttosto i dati che trapelano dal processo di crittografia, come il consumo energetico e i tempi di elaborazione del computer. Questi metadati possono essere utilizzati per identificare con maggiore precisione il tipo di algoritmo di crittografia in uso e i parametri delle chiavi. Ma, ancora una volta, i moderni algoritmi di crittografia a 128 e 256 bit rimangono quasi impossibili da decifrare anche se l’algoritmo è noto.

Calcolo quantistico

L’informatica quantistica rappresenta un rischio futuro per la crittografia, essendo in grado di elaborare più calcoli contemporaneamente. Sebbene siano in gran parte teorici, questi supercomputer potrebbero superare i sistemi tradizionali negli attacchi di forza bruta e nella crittanalisi. Sebbene il loro impatto esatto rimanga oggetto di speculazioni, questa minaccia ha stimolato lo sviluppo della crittografia resistente ai computer quantistici per rafforzare la crittografia contro una potenziale decrittografia quantistica.

Limiti della crittografia per la privacy

I moderni metodi di crittografia sono praticamente impenetrabili, il che significa che il contenuto del traffico e delle comunicazioni online, se crittografato end-to-end, dovrebbe essere al sicuro. Tuttavia, la sola crittografia dei dati è una protezione necessaria ma non sufficiente.

Anche se il contenuto dei nostri dati è crittografato, ci sono molti agenti e sistemi basati sull’intelligenza artificiale che ci tracciano attivamente online e raccolgono i nostri metadati, ovvero i dati che circondano il traffico crittografato di tutto ciò che facciamo.

Fuga di metadati

I metadati del traffico sono altamente rivelatori, anche quando i messaggi sono crittografati. I dati leggibili come indirizzi IP, tipo di dispositivo, posizione, IP del destinatario e timestamp delle attività possono comunque essere divulgati. Sebbene ciò non esponga direttamente i dati personali, può essere collegato ai registri degli ISP o delle VPN centralizzate. Più comunemente, terze parti lo analizzano per dedurre modelli comportamentali e interessi degli utenti.

Analisi del traffico

L’analisi del traffico raccoglie dati sulle frequenze di connessione, le abitudini di navigazione, gli interessi e le tendenze politiche, creando un vasto bacino di dati personali. Anche se i messaggi o le transazioni sono crittografati, il tracciamento basato sull’intelligenza artificiale può comunque analizzare e dedurre il comportamento e gli interessi degli utenti, spesso senza il loro consenso.

Conclusione

La crittografia moderna è essenziale per la sicurezza online, ma insufficiente per una vera privacy. Con la diffusione del tracciamento e della sorveglianza dei dati, sono necessari ulteriori strumenti per la tutela della privacy.

Le VPN tradizionali spesso centralizzano i metadati degli utenti, rendendole vulnerabili a violazioni e sorveglianza. VPN decentralizzate come NymVPN eliminano questi rischi impedendo la conservazione dei log e utilizzando il routing multi-hop per una protezione più forte contro l’analisi del traffico.

Per ulteriori informazioni sulla crittografia nelle VPN, esplora i protocolli WireGuard e OpenVPN di Nym.