Продолжаем месяц кибербезопасности — сегодня, 21 октября, отмечаем Всемирный день шифрования. Его проводит GECGlobal Encryption Coalition, Глобальная коалиция по шифрованию, которая отстаивает защиту информации.
Мы как разработчики инструментов приватности присоединяемся к празднику. Рассказываем, как работает шифрование данных, как оно реализовано в наших сервисах, при чем тут вообще VPN и что ждет защиту информации в будущем.
Раздаем подарки ко дню рождения — заходите на наш сайт весь октябрь и получайте призы!
Что такое шифрование
Шифрование — это изменение данных таким образом, чтобы посторонние — провайдеры, мошенники или цензоры — не могли их прочитать. Важное уточнение: оно не защищает от перехвата, но вселяет уверенность, что злоумышленники не поймут сообщение.
Наглядный пример — вы легко прочтете это сообщение, но вряд ли догадаетесь, что в нем зашифровано:U2FsdGVkX1+NcL4nNGpMArfh/ITN/n8cWrHSJgGaIroWtD5lK8M10XPSiF9QXOnM
Чтобы упростить задачу, поделимся ключом к шифру: mySecretKey123.
Как устроено шифрование
Все строится вокруг двух элементов: криптографического алгоритма и ключа.
- Криптографический алгоритм — это инструкция, по которой мы будем шифровать информацию.
- Криптографический ключ — это секретная постоянная, которую мы будем применять в рамках алгоритма.
Проще объяснить на примере шифра Цезаря, самого простого шифра в мире. В нем каждая буква во фразе смещается на заданное количество позиций. Сам процесс смещения — это алгоритм, а число позиций — ключ.
Восстановите фразу, используя шифр Цезаря с ключом 13:
IRAV IVQV IVPVВ случае с шифром Цезаря подобрать ключ сравнительно просто даже если вы не знаете алгоритм. Для латиницы у вас 25 вариантов смещения (исходный текст исключаем).
Поэтому авторы криптографических алгоритмов следуют принципу «система не должна требовать секретности»«Принцип Керкгоффса», также известный как «максима Шеннона» в формулировке «враг все знает» и размещают свои разработки в открытом доступе. Надежность же шифрования обеспечивают ключи — даже если их украдут, вы можете выпустить новые.
Какие бывают алгоритмы и ключи шифрования
Алгоритмы шифрования делятся на два типа:
- Симметричные. Для шифрования и расшифровки используем один закрытый ключ, известный только участникам беседы. Заметные представители: AESAdvanced Encryption Standard, продвинутый стандарт шифрования, ГОСТ 28147-89 и ChaCha20.
До изобретения асимметричных алгоритмов главной проблемой было распространение ключей между участниками. Ее решали через физический обмен или централизованную выдачу. Это делало шифрование дорогим, плохо масштабируемым и уязвимым к взлому. Все изменилось в 1976 году с асимметричным методом Диффи — Хеллмана для обмена ключами. - Асимметричные. Используют открытый публичный ключ для шифрования и закрытый секретный — для расшифровки. Метод Диффи — Хеллмана позволяет двум сторонам создать открытые ключи для шифрования, а затем использовать закрытые для расшифровки сообщения.
Первый асимметричный алгоритм шифрования, RSAАббревиатура по именам создателей — Rivest, Shamir, Adleman, основан на перемножении пар больших простых чисел. Одно из них вы отдаете в качестве публичного ключа для шифрования, а второе — для расшифровки — держите в секрете.
Чтобы взломать современные версии асимметричных алгоритмов, тот же RSA-2048, нужно раскладывать на множители огромные числа. На момент публикации такие сценарии лежат в области квантовых компьютеров — о них чуть дальше, — но все же ближе к научной фантастике.
Однако длина ключа — лишь часть защиты. Вместо алгоритма злоумышленникам проще атаковать непосредственно платформу или кого-то, кто имеет к ней доступ на уровне администратора. Так, когда в 2017 году у Telegram потребовали ключи шифрования по «закону Яровой», правоохранителей интересовали именно закрытые ключи для расшифровки ваших сообщений.
Асимметричные алгоритмы держатся на сложности конкретной математической задачи, поэтому при той же длине ключ дает меньше стойкости, чем симметричный. Чтобы решить эту проблему, в асимметричных алгоритмах используют больше бит. Так, согласно американскому NISTNational Institute of Standards and Technology, Национальный институт стандартов и технологий, RSA-3072 так же устойчив, как AES-128.
При этом симметричное шифрование работает быстрее и защищает большие объемы критических данных, например, банковской информации. Асимметричное же используют там, где нужен обмен публичными ключами, — например, чтобы шифровать онлайн-переписку.
Шифрование в VPN
VPN защищает приватность пользователей онлайн. Шифрование играет тут ключевую роль — оно скрывает передаваемые данные от интернет-провайдеров и злоумышленников на участке между вами и VPN-сервером. Это делает MITM-атакиMan-in-the-Middle, атака посредника — метод кражи данных, в рамках которого злоумышленник подключается к незащищенному каналу и крадет сведения бессмысленными в плане доступа к передаваемой информации.
Некоторые VPN-протоколы опираются на TLS или его модификации — так устроены OpenVPN и VLESS (в связке с TLS или маскировкой Reality). Но не все: WireGuard и AmneziaWG, к примеру, опираются на протоколы Noise_IK, Curve25519, и AEAD ChaCha20-Poly1305.
Там, где TLS все же применяется, трафик шифруют симметричным алгоритмом — чаще всего AES-256, который считается устойчивым на момент публикации.
Само по себе шифрование, однако, не гарантирует обход блокировок. Оборудование цензоров высматривает сигнатуры VPN-протоколов, а затем попросту обрывает соединение. Именно поэтому сервисы, которые специализируются на борьбе с блокировками, дополнительно маскируются под легитимный трафик.
VPN-сервис создает туннель между вашим устройством и VPN-сервером, так что данные по пути к последнему зашифрованы. В «перевалочном пункте» они выходят из туннеля, чтобы сервер мог отправить их дальше целевому сайту. Серверу в этот момент будут доступны только метаданные, такие как IP-адрес, объем и время трафика и имя домена. Если вы изначально отправили запрос через HTTPS, ваши данные зашифрованы.
В рамках Amnezia VPN мы сознательно ограничиваем для себя доступ к передаваемым вами данным. Модель no-logs делает перехват данных невозможным — они обрабатываются в оперативной памяти сервера и не хранятся на нем.
Стоит уточнить, что мы шифруем трафик только до наших серверов в локациях, к которым вы подключаетесь. Дальше эту задачу решают стандартные технологии вроде HTTPS.
Впрочем, вы можете пойти еще дальше в вопросе защиты данных — поднять собственный сервер self-hosted на базе Amnezia Hosting и направить весь трафик через него.
Будущее шифрования
Многие алгоритмы, казавшиеся «непробиваемыми», — шифр Виженера, «Энигма» времен Второй мировой, шифр Хилла — оказались уязвимы для растущих вычислительных мощностей. Даже предыдущие версии RSA, о котором мы говорили выше, основанные на менее чем 512 битах, поддаются взлому.
Последние несколько лет проблему усугубляет развитие квантовых компьютеров. Не вдаваясь в детали, они ускоряют взлом симметричных алгоритмов с малым числом битов. Асимметричные подходы под воздействием квантовых компьютеров и вовсе превращаются в тыкву: последние очень хорошо решают задачки, на которых строятся эти алгоритмы.
Однако не стоит отчаиваться! На момент публикации квантовые компьютеры не одолели ни один алгоритм и едва решают задачки с двузначными числами. И хотя с каждым годом необходимые для взлома мощности снижаются, число подходящих для этих задач машин находится в районе сотни.
Повсеместный AES-256 достаточно устойчив к атакам с применением квантовых компьютеров. Вполне может быть, что ваше соединение с этой страницей защищает он
Одна из угроз — подход «перехвати сейчас, расшифруй потом». В рамках него правительства и злоумышленники собирают весь доступный трафик, чтобы затем восстановить его содержимое с помощью продвинутых квантовых компьютеров.
Впрочем, и здесь исследователи все предусмотрели: предложили новые алгоритмы для перехода к постквантовой криптографии.
Мы в Amnezia полагаем, что главная проблема в контексте шифрования — инициативы вроде европейской Chat Control. Они не угрожают взломать алгоритмы, но фундаментально сводят на нет саму концепцию шифрования. Мессенджеры и соцсети обязывают сканировать вашу переписку, чтобы искать там противоправные материалы, и в этом случае шифрование между собеседниками уже не имеет значения — власти и так увидят содержимое ваших чатов.
Иными словами, чиновники страшнее квантовых компьютеров.
VPN, шифрование и вы
Каким бы ни было будущее шифрования, мы сделаем все, чтобы защитить ваши данные:
Раздаем подарки ко дню рождения — заходите на наш сайт весь октябрь и получайте призы!
6 мин
