Come funziona la crittografia: Una guida alla protezione della privacy digitale

La crittografia è il processo di conversione delle informazioni leggibili, note come testo in chiaro, in una forma illeggibile chiamata testo cifrato, utilizzando un algoritmo matematico e un valore segreto chiamato chiave. Solo chi possiede la chiave corrispondente può invertire il processo e recuperare i dati originali. Questo singolo meccanismo è alla base della maggior parte di ciò che le persone oggi chiamano "privacy digitale", dal messaggio sicuro all'online banking.

Due tipi fondamentali: simmetrica e asimmetrica

I sistemi crittografici generalmente rientrano in due categorie. La crittografia simmetrica utilizza un'unica chiave segreta condivisa sia per bloccare che per sbloccare i dati: sia il mittente che il destinatario devono già avere la stessa chiave, secondo l'azienda di privacy Proton. Questo rende la crittografia simmetrica veloce, ma crea un problema pratico: la chiave stessa deve essere condivisa in qualche modo senza essere intercettata.

La crittografia asimmetrica risolve questo problema utilizzando due chiavi matematicamente collegate: una chiave pubblica che può essere condivisa apertamente e una chiave privata che viene mantenuta segreta. I dati crittografati con una chiave possono essere decrittografati solo con l'altra, quindi non è necessario scambiare un segreto in anticipo. Il compromesso è la velocità: Proton nota che la crittografia asimmetrica è circa 1.000 volte più lenta della crittografia simmetrica perché la sua matematica sottostante è molto più complessa.

A causa di questo compromesso, la maggior parte dei sistemi del mondo reale utilizza un approccio ibrido: la crittografia asimmetrica viene utilizzata brevemente per scambiare una chiave simmetrica una tantum su una rete aperta, e quindi l'algoritmo simmetrico veloce gestisce i dati effettivi in massa. Questa combinazione alimenta le connessioni HTTPS dei siti web, le reti private virtuali (VPN) e la posta elettronica crittografata, spiega Proton.

AES: lo standard dietro la maggior parte della crittografia quotidiana

L'algoritmo simmetrico più ampiamente utilizzato è lo Advanced Encryption Standard (AES), pubblicato dall'Istituto nazionale degli standard e della tecnologia degli Stati Uniti (NIST) il 26 novembre 2001, come standard federale di elaborazione delle informazioni (FIPS) 197. AES supporta lunghezze di chiave di 128, 192 o 256 bit ed elabora i dati in blocchi di 128 bit. NIST lo descrive come un algoritmo approvato FIPS che può essere utilizzato per proteggere i dati elettronici ed è utilizzato in tutto il mondo nei sistemi governativi e commerciali.

Che cosa rende la crittografia "end-to-end"

Non tutta la crittografia offre lo stesso livello di protezione. La crittografia standard "in transito", come il protocollo TLS utilizzato in HTTPS, protegge i dati solo mentre si spostano tra un dispositivo e un server, ma i dati possono ancora essere leggibili una volta raggiunto il server. La crittografia end-to-end (E2EE) va oltre: secondo IBM, i dati rimangono crittografati in transito e vengono decrittografati solo sul dispositivo del destinatario, il che significa che nemmeno il provider di servizi che trasporta il messaggio può leggerne il contenuto.

IBM descrive E2EE come funzionante in quattro fasi: un algoritmo trasforma il messaggio in testo cifrato; il testo cifrato viaggia attraverso la rete sembrando caratteri casuali a qualsiasi intercettore; il dispositivo del destinatario utilizza una chiave privata o condivisa per ripristinare il messaggio originale; e i dati vengono quindi controllati per l'integrità al fine di confermare che non sono stati manomessi in transito. IBM elenca piattaforme di messaggistica come WhatsApp, Signal e iMessage di Apple, nonché gestori di password come 1Password e Bitwarden, come esempi di servizi che applicano la crittografia end-to-end.

Perché i computer quantistici stanno cambiando gli standard di crittografia

Le autorità di regolamentazione stanno già preparandosi per una minaccia futura: i computer quantistici sufficientemente potenti potrebbero, in teoria, risolvere i problemi matematici su cui si basa la crittografia asimmetrica odierna. Il 13 agosto 2024, NIST ha approvato tre nuovi standard federali di elaborazione delle informazioni costruiti specificamente per resistere agli attacchi sia da computer classici che quantistici, secondo il Centro risorse di sicurezza informatica (CSRC) del NIST.

I tre standard sono FIPS 203, lo standard del meccanismo di incapsulamento delle chiavi basato su reticolo di moduli (derivato dal sottomettimento CRYSTALS-Kyber); FIPS 204, lo standard della firma digitale basata su reticolo di moduli (derivato da CRYSTALS-Dilithium); e FIPS 205, lo standard della firma digitale basata su hash senza stato (derivato da SPHINCS+). Il CSRC del NIST afferma che gli standard sono "progettati per resistere ai futuri attacchi dei computer quantistici, che minacciano la sicurezza degli standard attuali", coprendo sia lo scambio di chiavi che le firme digitali utilizzate per verificare che i dati non siano stati alterati.

Cosa significa questo per la privacy quotidiana

Per la maggior parte delle persone, il takeaway pratico è che la crittografia già protegge gran parte della vita digitale quotidiana per impostazione predefinita: HTTPS protegge la navigazione web, AES protegge il traffico di file e Wi-Fi, e E2EE protegge molte app di messaggistica popolari. Il continuo passaggio ai standard post-quantistici è principalmente un cambiamento dell'infrastruttura di fondo, gestito da organismi di standardizzazione, produttori di dispositivi e fornitori di servizi, piuttosto che qualcosa che gli utenti individuali devono configurare da soli.