Od starożytnej Sparty po erę obliczeń kwantowych, sztuka kryptografii nie tylko ukształtowała historię, ale także wpłynęła na sposób, w jaki chronimy nasze dane osobowe i komunikację.
W czasach włóczni i tarcz spartańscy wojownicy stosowali prostą, acz genialną metodę szyfrowania wiadomości, czyli skytale. Obecnie żyjemy w świecie chronionym przez VPN – współczesnego strażnika bezpiecznej komunikacji cyfrowej. Pobranie VPN umożliwia kodowanie danych przesyłanych do i z urządzenia. Szyfrowanie to odbywa się w taki sposób, że wiadomość nie może zostać odczytana przez nikogo innego niż docelowy odbiorca.
Na horyzoncie pojawia się jednak nowe wyzwanie: obliczenia kwantowe. Dzięki niespotykanej dotąd mocy obliczeniowej maszyny kwantowe stanowią zagrożenie dla naszych obecnych metod szyfrowania, czyniąc je możliwymi do złamania. Obecnie kluczowe jest opracowanie kryptografii kwantowej – krytycznej obrony przed tym zagrożeniem.
Dołącz do naszej podróży w czasie, podczas której odkryjemy historię szyfrowania i przyjrzymy się kwantowej rewolucji, która na nowo zdefiniuje cyfrowe bezpieczeństwo i sposób, w jaki chronimy nasze dane.
Czym jest szyfrowanie i dlaczego go potrzebujemy?
Szyfrowanie służy jako ważne zabezpieczenie w naszym cyfrowym świecie. Obejmuje ono zmianę danych w kod, aby zapobiec nieautoryzowanemu dostępowi. Niegdyś praktyka ta była zarezerwowana głównie dla wojska i instytucji rządowych, ale obecnie stała się powszechnym narzędziem do ochrony danych osobowych i prywatności w Internecie.
Szyfrowanie stanowi podstawę cyberbezpieczeństwa. Przekształcając dane w nieczytelny format, udaremnia cyberprzestępcom próby przechwycenia poufnych informacji.
Szyfrowanie chroni również poufne informacje, takie jak dane medyczne pacjentów, płatności w e-commerce czy bankowość internetową. Poza ochroną osób fizycznych, szyfrowanie ma również fundamentalne znaczenie dla ochrony interesów narodowych. Szyfrowanie chroni tajne informacje i zabezpiecza kluczową komunikację, tym samym przyczyniając się do rozwoju środków bezpieczeństwa na przestrzeni dziejów.
Jak bezpieczne jest szyfrowanie? Dla przykładu, ExpressVPN wykorzystuje AES-256, czyli ten sam standard szyfrowania, który stosuje rząd USA i jest uznawany przez ekspertów ds. bezpieczeństwa na całym świecie. Wykorzystuje on 256-bitowy klucz kryptograficzny do konwersji zwykłego tekstu lub danych w szyfr. Atak brute-force na 256-bitowy klucz jest po prostu niewykonalny, nawet gdyby wszystkie najpotężniejsze superkomputery na świecie pracowały tak długo, jak długo istnieje wszechświat.
Tak właśnie prezentuje się współczesna kryptografia cyfrowa, której początki sięgają o wiele wcześniej. Od imponującego debiutu w Sparcie i starożytnym Rzymie po kluczowy udział w obu wojnach światowych – przyjrzyjmy się bliżej historii kryptografii:
5 największych zagrożeń dla szyfrowania
Chociaż szyfrowanie od dawna stanowi skuteczną ochronę przed wyciekami, przechwytywaniem komunikacji i naruszeniami danych, wraz z postępem technologicznym pojawiły się nowe wyzwania:
1. Obliczenia kwantowe
Rozwój obliczeń kwantowych stanowi obosieczny miecz dla szyfrowania. Z jednej strony stwarza możliwość opracowania solidniejszych kluczy szyfrujących – odpornych nawet na najpotężniejsze superkomputery – ale z drugiej strony zagraża też bezpieczeństwu.
2. Bezpieczeństwo kluczy
Klucze szyfrujące są podstawą nowoczesnego szyfrowania. Jeśli atakujący uzyska klucz, będzie w stanie odszyfrować dane, dlatego tak ważne jest, aby klucze były bezpieczne. Istnieje jednak wiele zagrożeń, w tym ataki socjotechniczne, wycieki danych i infekcje złośliwym oprogramowaniem.
3. Blockchain i ochrona środków pieniężnych
Technologia blockchain jest coraz częściej wykorzystywana do ochrony danych i transakcji. Niestety blockchain też ma swoje słabe strony. Na przykład, jeśli atakującemu uda się przejąć kontrolę nad większością węzłów w sieci blockchain, może on potencjalnie przeprowadzić „atak 51%” i odwrócić lub zmodyfikować daną transakcję. Co więcej, portfele blockchain są często celem hakerów, ponieważ mogą one skrywać duże ilości kryptowalut.
4. Presja ze strony organów ścigania
Szyfrowanie utrudnia organom ścigania prowadzenie dochodzeń w sprawie przestępstw. Przestępcy – tak jak my wszyscy – korzystają z komunikatorów typu end-to-end, a wiadomo, że ich rozmowy mogą stanowić dowód lub poszlakę w śledztwie. W rezultacie pojawił się apel o wprowadzenie backdoorów w szyfrowaniu po to, by organy ścigania mogły mieć wgląd w zaszyfrowane dane bez wiedzy lub zgody podejrzanego. Jednak wiele osób twierdzi, że technologia wykorzystująca backdoory z definicji nie jest już szyfrowaniem typu end-to-end, co bardzo nie podoba się obrońcom prywatności.
5. Czynnik ludzki
Błąd ludzki jest jednym z największych zagrożeń dla szyfrowania. Na przykład, pracownicy mogą przypadkowo ujawnić klucze szyfrujące lub mogą zostać nakłonieni do kliknięcia podejrzanego linku, który zainstaluje złośliwe oprogramowanie, które z kolei może wykraść klucze szyfrujące.
Przyszłość szyfrowania: ochrona danych w erze kwantowej
Ewolucja kryptografii jest świadectwem naszego zaangażowania w ochronę danych cyfrowych. W świecie coraz bardziej zależnym od technologii kwestia strzeżenia poufnych informacji nigdy nie była ważniejsza.
W obliczu wspomnianych wcześniej zagrożeń i wyzwań, nadchodzi nowa era w dziedzinie bezpieczeństwa cyfrowego. Eksperci stawiają czoła tym przeszkodom, wzmacniając nasze życie online za pomocą innowacyjnych rozwiązań. Należą do nich:
Kryptografia postkwantowa
Obliczenia kwantowe mają zrewolucjonizować szyfrowanie. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które opierają się na złożonych problemach matematycznych, obliczenia kwantowe stawiają zupełnie nowe wyzwania. Ich ogromna moc obliczeniowa pozwala na szybkie rozwiązywanie zagadek matematycznych, które wcześniej – dla klasycznych komputerów – były nierozwiązywalne.
Kryptografia kwantowa wykorzystuje unikalne właściwości cząstek kwantowych do zabezpieczenia komunikacji. Ta zmiana paradygmatu porzuca klasyczne algorytmy matematyczne, tym samym stawiając niezniszczalny fundament dla kodowania i dekodowania informacji. Zarówno firmy, jak i rządy intensywnie inwestują w badania i rozwój, aby uwolnić pełny potencjał kryptografii kwantowej i postkwantowej.
Jednym z liderów w tej dziedzinie jest ExpressVPN. ExpressVPN niedawno wdrożył ochronę postkwantową, która jest dostępna w najnowszej wersji naszych aplikacji.
Blockchain
Blockchain (niegdyś synonim kryptowalut) stał się potężną platformą o wielu zastosowaniach – w tym szyfrowaniu. Jego zdecentralizowany charakter i wykorzystanie funkcji kryptograficznych sprawiają, że stanowi on tarczę, która skutecznie chroni przed manipulacją i nieautoryzowanym dostępem.
Inteligentne kontrakty, czyli kluczowa innowacja w ekosystemie blockchain, zapewniają zautomatyzowaną warstwę ochrony. Te samowykonujące się kontrakty bezpośrednio egzekwują warunki umowy bez konieczności korzystania z pośredników. Wraz z postępem technologii blockchain, jej rola w zabezpieczaniu wrażliwych transakcji i danych stanie się jeszcze bardziej kluczowa, ponieważ będzie ona zapobiegać atakom typu „51%” i nie tylko.
Szyfrowanie homomorficzne
Szyfrowanie homomorficzne to przełom w dziedzinie bezpieczeństwa danych. W przeciwieństwie do typowego szyfrowania, które wymaga odszyfrowania do obliczeń, pozwala ono wykonywać operacje bezpośrednio na zaszyfrowanych danych. Ta rewolucyjna metoda umożliwia bezpieczne wykonywanie obliczeń przy jednoczesnym utajnieniu informacji.
Ponieważ branże zmagają się z rosnącym zapotrzebowaniem na bezpieczne usługi w chmurze i analizę danych, szyfrowanie homomorficzne staje się coraz bardziej istotne. Umożliwiając obliczenia na zaszyfrowanych danych, technika ta zapewnia równowagę między prywatnością a użytecznością. Szyfrowanie homomorficzne może mieć zastosowanie w różnych dziedzinach – od opieki zdrowotnej po finanse.
FAQ: szyfrowanie
1. Jak działa szyfrowanie?
Szyfrowanie to proces, który przekształca czytelne dane (zwykły tekst) w nieczytelny format (szyfrogram) przy użyciu algorytmu matematycznego i klucza szyfrowania. Dzięki temu tylko upoważnione strony mogą uzyskać dostęp do informacji i je zrozumieć.
Istnieją dwa główne rodzaje szyfrowania:
- Szyfrowanie symetryczne, które wykorzystuje ten sam klucz zarówno do enkrypcji, jak i dekrypcji. Jest to najpopularniejszy rodzaj szyfrowania i jest on używany w wielu aplikacjach, takich jak przeglądarki internetowe, klienci poczty elektronicznej oraz oprogramowanie do szyfrowania plików.
- Szyfrowanie asymetryczne, które wykorzystuje dwa różne klucze: klucz publiczny i klucz prywatny. Klucz publiczny służy do szyfrowania danych, natomiast klucz prywatny do ich odszyfrowywania. Szyfrowanie asymetryczne jest często wykorzystywane w podpisach cyfrowych i bezpiecznych protokołach komunikacyjnych.
Szyfrowanie jest istotną częścią współczesnych działań online – od zabezpieczania transakcji po ochronę danych i komunikacji.
2. Jak działa szyfrowanie w WhatsAppie?
WhatsApp wykorzystuje szyfrowanie end-to-end, aby chronić rozmowy użytkowników. Ten zaawansowany środek bezpieczeństwa opiera się na protokole Signala opracowanym przez Open Whisper Systems.
Każdy użytkownik jest wyposażony w klucz prywatny i publiczny, które są podstawowymi elementami tej metody szyfrowania. Gdy użytkownik uruchamia aplikację, klucz prywatny jest automatycznie generowany i przechowywany w bibliotece danych aplikacji. Jednocześnie klucz publiczny jest przesyłany wraz z wiadomością do odbiorcy.
Rolą klucza publicznego jest szyfrowanie wiadomości podczas jej przesyłania. Po jej otrzymaniu odbiorca używa swojego klucza prywatnego do odszyfrowania wiadomości. Ponieważ oba klucze prywatne są przechowywane na urządzeniach użytkowników, nieautoryzowany dostęp do poufnych danych przez osoby trzecie jest skutecznie uniemożliwiony. To potężne szyfrowanie zapewnia, że jedynie odbiorca może odczytać wiadomość.
3. Czy komputery kwantowe mogą złamać szyfrowanie?
Tak, komputery kwantowe mają potencjał do złamania wielu powszechnie stosowanych algorytmów szyfrowania. Wynika to z faktu, że komputery kwantowe mogą wykonywać niektóre rodzaje obliczeń matematycznych znacznie szybciej niż te klasyczne. Przykładowo, algorytm Shora potrafi rozłożyć duże liczby na czynniki pierwsze znacznie szybciej niż jakikolwiek znany klasyczny algorytm. Można go wykorzystać do złamania szyfrowania RSA, które jest popularnym algorytmem do zabezpieczania komunikacji i przechowywania danych.
Warto jednak zauważyć, że komputery kwantowe są wciąż na wczesnym etapie rozwoju i jeszcze nie wiadomo, kiedy będą na tyle potężne, by złamać obecne algorytmy szyfrowania. Szacowania są różne, ale niektórzy eksperci uważają, że może minąć 10-20 lat, zanim komputery kwantowe będą stanowić poważne zagrożenie dla dzisiejszego szyfrowania.
W międzyczasie istnieje wiele działań, które organizacje i osoby prywatne mogą podjąć, aby uchronić się przed komputerami kwantowymi. Jedną z opcji jest użycie kryptografii postkwantowej, która jest rodzajem szyfrowania zaprojektowanym tak, aby był on odporny na ataki kwantowe. Inną opcją jest użycie kwantowej dystrybucji kluczy (QKD), czyli metody dystrybucji kluczy szyfrujących, która chroni zarówno przed klasycznymi, jak i kwantowymi atakami.
4. Jakiego szyfrowania używa https?
HTTPS wykorzystuje szyfrowanie Transport Layer Security (TLS) do ochrony przesyłanych danych. TLS to protokół kryptograficzny, który zapewnia bezpieczną komunikację w sieci komputerowej. Jest to następca protokołu Secure Sockets Layer (SSL).
TLS wykorzystuje kombinację szyfrowania symetrycznego i asymetrycznego do ochrony danych. Szyfrowanie symetryczne wykorzystuje ten sam klucz do enkrypcji i dekrypcji danych, podczas gdy szyfrowanie asymetryczne wykorzystuje dwa różne klucze (publiczny i prywatny). Klucz publiczny służy do szyfrowania danych, a prywatny do ich odszyfrowywania.
Aby ustanowić połączenie HTTPS, klient i serwer najpierw negocjują klucz sesji przy użyciu szyfrowania asymetrycznego. Po ustanowieniu klucza sesji wszystkie dane przesyłane między klientem a serwerem są szyfrowane przy użyciu szyfrowania symetrycznego.
TLS oferuje również uwierzytelnianie, które pozwala klientowi zweryfikować tożsamość serwera. Odbywa się to za pomocą cyfrowego certyfikatu, który jest wydawany przez zaufany urząd certyfikacji.
5. Jakie jest najsilniejsze szyfrowanie?
Najlepsze szyfrowanie to AES-256. Jest to symetryczny algorytm szyfrowania, który uważa się obecnie za niemożliwy do złamania. AES-256 jest używany przez rządy, wojsko i wysokiej jakości dostawców VPN – takich jak ExpressVPN – do ochrony wrażliwych danych. Szyfrowanie to wykorzystuje 256-bitowy klucz, co oznacza, że istnieje 2^256 lub 1,1 x 10^77 możliwych kombinacji. Jest to naprawdę astronomiczna liczba, a złamanie szyfrowania AES-256 nawet najpotężniejszym komputerom zajęłoby miliardy lat.
