La matematica è pubblica. L’algoritmo è disponibile al pubblico. Tuttavia, puoi rendere i messaggi tra due persone completamente privati. Come? Condividono una chiave.
Questa è l’essenza della crittografia simmetrica.
Questo è chiamato “simmetrico” perché sia il mittente che il destinatario hanno esattamente lo stesso livello di accesso. Hanno tutti le chiavi. Se l’altra parte lo perde, la porta dei messaggi viene bloccata in modo permanente. Una volta che un aggressore lo ha, è aperto a chiunque.
Dalle opzioni antiche agli standard moderni
Questa non è una nuova tecnologia. Le sue radici possono essere fatte risalire a tempi antichi.
Pensa al codice di Cesare. Sposta i personaggi di un determinato numero. Oppure Piazza Polibio. Abbina i segni alle coordinate. All’epoca, la sicurezza si basava sul mantenimento della segretezza dei metodi. Se il nemico non riesce a confondere il testo, non potrà leggerlo.
Questo approccio fallì.
La crittografia moderna inverte questo script. Smetti di nascondere gli algoritmi e inizia a nascondere le tue chiavi. Ciò è coerente con il principio di Kerckhoff stabilito nel XIX secolo. Dice che un sistema crittografico deve essere sicuro anche se tutte le informazioni sul sistema (eccetto la chiave) sono pubbliche.
Questo algoritmo potrebbe essere pubblicato nei libri di testo. I dettagli sono disponibili nel codice open source. Finché la chiave viene mantenuta segreta, lo scambio rimane segreto.
La crittografia simmetrica divide i dati in due set principali.
- Cifrature a blocchi : elaborano i dati in blocchi di dimensione fissa. AES (Advanced Encryption Standard) è il re qui. Elabora blocchi di bit e li crittografa in testo cifrato.
- Cifrature a flusso : elaborano i dati come un flusso continuo. RC4 è un esempio comune, ma ha avuto problemi negli ultimi anni.
Lo scopo di questi algoritmi è di interrompere e diffondere. Gli attacchi statistici falliscono perché confondono completamente i dati. I modelli sono nascosti. Non puoi indovinare la chiave senza provare tutte le combinazioni possibili.
DES (Data Encryption Standard) Si è tentato di formalizzarlo negli anni ’70. Questo è il primo grande standard internazionale. Tuttavia, i computer stanno diventando sempre più veloci. Le chiavi DES a 56 bit sono vulnerabili agli attacchi di forza bruta. Sostituito da AES nel 2001. Qual è la lezione? La sicurezza è un oggetto in costante movimento.
Problema di distribuzione delle chiavi
L’intero sistema dipende da questo segreto condiviso.
La crittografia è inutile se una persona non autorizzata ottiene la chiave. La sicurezza è crollata. Questo ci porta alla parte più difficile della crittografia simmetrica: ottenere in modo sicuro le chiavi di entrambe le parti.
Protocolli come Diffie-Hellman possono aiutare in questo. Ma tecnicamente si tratta di una tecnica di crittografia asimmetrica. In pratica, questi sono spesso confusi. Utilizziamo un approccio asimmetrico per scambiare in modo sicuro chiavi simmetriche. Una volta scambiate le chiavi, si passa alla crittografia simmetrica per il trasferimento vero e proprio dei dati.
Perché? velocità.
La crittografia simmetrica è computazionalmente più economica. Elabora i dati molto rapidamente. La crittografia asimmetrica è pesante. Troppo lento per file di grandi dimensioni o streaming. Pertanto, è possibile utilizzare un metodo rapido per eseguire lavori di massa.
Ma c’è un problema.
Con l’aumento del numero di utenti, la gestione delle chiavi diventa un incubo logistico. Questo è un problema di distribuzione chiave.
Se Alice vuole inviare un messaggio a Bob, ha bisogno della chiave univoca di Bob. Se vuoi comunque inviare un messaggio a Charlie, avrai bisogno di un’altra chiave. Per un insieme di n individui, sono necessarie n(n-1)/2 chiavi univoche. Il numero di chiavi è cresciuto in modo esponenziale.
Questo è il motivo per cui la crittografia simmetrica è così efficace nei gruppi chiusi. Le banche lo usano. Le reti militari lo usano. Questi gruppi sono piccoli o dispongono di sistemi centralizzati per gestire il caos legato alla generazione e alla circolazione delle chiavi. Non è stato costruito senza il supporto di una rete aperta.
Lunghezza della chiave e resistenza alla forza bruta
Non tutte le chiavi sono uguali.
La lunghezza della chiave determina quanto tempo impiega un utente malintenzionato per indovinare la chiave. Questa è la resistenza alla forza bruta. Provano ogni combinazione finché non la trovano giusta.
Moderne apparecchiature specializzate possono decifrare le chiavi a 56 bit utilizzate nel DES nel giro di poche ore. Non è aggiornato.
Le chiavi a 128 bit forniscono una protezione efficace. Resiste all’attuale potenza di calcolo. Sebbene le chiavi a 256 bit siano troppo grandi per la maggior parte delle applicazioni, garantiscono la sicurezza futura.
I parametri devono essere aggiornati. La potenza di calcolo migliora. Degrado dell’algoritmo. Attenersi ai vecchi standard non ti fermerà. sei vulnerabile.
Il vantaggio della crittografia simmetrica è la sua efficienza. La colpa è della logistica. L’aumento della velocità va a scapito di una gestione delle chiavi più complessa.
Questo è un baratto. Non puoi padroneggiare tutto. Esistono strumenti per creare sicurezza, ma devi mettere insieme i pezzi da solo.
Perché la crittografia simmetrica funziona ancora online
La crittografia asimmetrica gestisce l’handshake. È molto lento. È molto pesante. Ma questo risolve il problema originale dell’affidabilità. Una volta stabilita la sessione, inizia il lavoro vero e proprio. È qui che entra in gioco la crittografia simmetrica.
Non appare nella barra del browser. Il nome dell’algoritmo non viene visualizzato. Ma è lì. TLS negozia chiavi simmetriche temporanee ogni volta che una pagina viene caricata su HTTPS. L’infrastruttura a chiave pubblica è stata rinnovata. Le chiavi simmetriche sono responsabili dell’invio. Gestisce grandi quantità di dati alla velocità della linea. Grazie a questo modello ibrido, le videochiamate non si bloccheranno e l’invio di moduli online non subirà ritardi di 5 secondi. Bilancia sicurezza e prestazioni.
L’onestà e la riservatezza sono ugualmente importanti
La crittografia nasconde le cose. Ciò non prova che non sia stato manomesso. È qui che entrano in gioco i codici MAC (Message Authentication Codes).
I MAC utilizzano la stessa chiave condivisa. Il mittente crea un’etichetta. Il destinatario lo controllerà. Se viene modificato anche un solo bit del messaggio, il tag fallirà. Il destinatario sa che i dati sono stati corrotti o manomessi. Questo è uno strato importante. La mera segretezza non è sufficiente. Devi assicurarti di ricevere esattamente ciò che hai inviato.
Mal di testa nella gestione delle chiavi
La crittografia simmetrica è veloce. Ma ha evidenti punti deboli. Problema di distribuzione delle chiavi.
Se Alice e Bob condividono una chiave privata, è sicura. Aggiungere Charlie al mix? Ora hai bisogno di tre chiavi. Vuoi aggiungere un milione di utenti? Il numero di chiavi aumenta esponenzialmente. Gestire questo ciclo (produzione, distribuzione, circolazione, raccolta) è un incubo logistico. Se una chiave viene compromessa, l’intero canale viene compromesso.
Le organizzazioni spesso falliscono in questo settore. La chiave è codificata nello script. Le vecchie chiavi rimangono nel database molto tempo dopo la loro scadenza. Richiede disciplina militare. Senza questo, anche gli algoritmi più potenti del mondo sono inutili perché la persona sbagliata si impossessa delle chiavi.
Ombra quantistica
L’hardware è in continua evoluzione. La legge di Moore sta rallentando, ma la specializzazione sta accelerando. Entra nell’informatica quantistica.
L’algoritmo di Shor minaccia RSA ed ECC. Tuttavia, gli algoritmi simmetrici sono più flessibili. L’algoritmo di Grover dimezza effettivamente la forza della chiave. Le chiavi a 128 bit sono altrettanto sicure contro gli attacchi quantistici quanto le chiavi a 64 bit. Le chiavi a 256 bit sono ancora durevoli. Quindi siamo passati a AES-256 e abbiamo mantenuto i tasti più lunghi in modalità simmetrica. Questo non è panico. Questa è una transizione pianificata.
Il futuro dei segreti condivisi
La ricerca non finisce mai. Sono in fase di test nuove primitive simmetriche. ChaCha20 supera AES negli ambienti mobili. Più veloce sui dispositivi senza accelerazione hardware. Implementare la sicurezza delle informazioni diventa più semplice.
L’obiettivo è chiaro. Confidenziale. su. Elastico. efficienza. Adattare il protocollo. Gli algoritmi sono in continua evoluzione. Le pratiche di gestione chiave vengono rafforzate. Internet non finisce mai. Stai solo più attento.
