Codifica, crittografia e hashing a confronto

Codifica, crittografia e hashing sono tre operazioni fondamentalmente diverse, che servono a scopi diversi. Spesso vengono confuse, ma comprenderne la differenza è essenziale per progettare sistemi sicuri.

La codifica trasforma il formato dei dati senza offrire sicurezza. La crittografia protegge la riservatezza. L'hashing produce un'impronta di lunghezza fissa per verificare l'integrità.

La codifica converte i dati da un formato a un altro per garantire compatibilità o consentirne la trasmissione. È sempre reversibile e non richiede alcuna chiave. Chiunque conosca lo schema di codifica può decodificare i dati.

Tra gli esempi vi sono Base64 (da binario ad ASCII), la codifica URL (%20 per lo spazio), le entità HTML (& per &) e la codifica esadecimale. L'obiettivo è la compatibilità, non la sicurezza.

La crittografia trasforma il testo in chiaro in testo cifrato utilizzando una chiave. L'operazione è reversibile solo per chi possiede la chiave corretta. Senza la chiave, dal punto di vista computazionale è impraticabile decifrare il testo cifrato.

Tra gli algoritmi di crittografia vi sono AES (simmetrico), RSA (asimmetrico) e ChaCha20. È la chiave a fornire la sicurezza; l'algoritmo è di dominio pubblico.

Una funzione hash crittografica accetta un input di lunghezza arbitraria e produce un output di lunghezza fissa (il digest o hash). La funzione è deterministica (lo stesso input produce sempre lo stesso output), ma è progettata per essere irreversibile.

SHA-256 produce sempre un output di 256 bit, indipendentemente dal fatto che l'input sia di 1 byte o di 1 gigabyte. Le funzioni hash vengono utilizzate per i controlli di integrità, la memorizzazione delle password e le firme digitali.

Un errore comune e fondamentale: i dati codificati in Base64 NON sono cifrati. Per decodificare Base64 basta sapere che si tratta di Base64, cosa spesso evidente dal riempimento "==" o dall'insieme di caratteri utilizzato.

Se si codifica una password come "cGFzc3dvcmQ=" (Base64 per "password"), un attaccante può decodificarla in pochi secondi. Nel contesto della sicurezza, Base64 è utile solo per la compatibilità di trasmissione, mai per nascondere i dati.

L'hashing di una password con MD5 la memorizza sotto forma di digest unidirezionale. Non è possibile "decifrare" un hash MD5 per recuperare la password. Tuttavia, MD5 non è una funzione di hashing adatta alle password perché è troppo veloce.

Gli attaccanti possono calcolare miliardi di hash MD5 al secondo utilizzando GPU, rendendo praticabili gli attacchi a forza bruta e quelli basati su rainbow table. La memorizzazione delle password richiede funzioni lente e memory-hard come bcrypt, scrypt o Argon2.

AES-GCM (Galois/Counter Mode) garantisce sia la riservatezza (crittografia) sia l'integrità (autenticazione). Utilizza AES in modalità contatore per la crittografia e GHASH per l'autenticazione.

Il tag di autenticazione prodotto da AES-GCM rileva qualsiasi manomissione del testo cifrato. Questo lo rende uno schema di crittografia autenticata con dati associati (AEAD), lo standard di riferimento per la crittografia moderna.

SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit) è una funzione hash crittografica standardizzata dal NIST. Produce un digest di 256 bit ed è considerata sicura contro tutti gli attacchi noti, inclusi gli attacchi alle collisioni e quelli di preimmagine.

SHA-256 viene utilizzato nei certificati TLS, nel mining di Bitcoin (proof-of-work), nell'autenticazione dei messaggi HMAC e negli schemi di firma digitale come RSA-SHA256 ed ECDSA.

Tra gli errori comuni di sicurezza dovuti alla confusione tra queste tre operazioni vi sono: memorizzare le password cifrate anziché sottoporle ad hashing (la chiave di cifratura diventa la vera vulnerabilità), usare la codifica invece della crittografia per i dati sensibili, usare hash veloci (MD5, SHA-1) per memorizzare le password e presumere che, poiché qualcosa è in Base64, debba essere sicuro.

Un altro errore consiste nell'utilizzare la stessa funzione per più scopi, ad esempio usare una funzione hash come MAC senza la costruzione HMAC, rendendola vulnerabile agli attacchi di estensione della lunghezza.

Utilizzi la codifica quando è necessario trasmettere dati binari attraverso un protocollo testuale, memorizzare byte in un campo testuale o incorporare dati in un URL. Utilizzi l'hashing per memorizzare le password (con bcrypt/Argon2), verificare l'integrità dei dati (checksum) e derivare identificatori di lunghezza fissa da dati di lunghezza variabile.

Utilizzi la crittografia quando è necessario memorizzare o trasmettere dati sensibili che devono poter essere recuperati con la chiave corretta. Combini hashing e crittografia (AEAD) per garantire sia l'integrità sia la riservatezza durante il transito.

Un sistema di autenticazione ben progettato utilizza tutte e tre le operazioni: le password vengono sottoposte ad hashing con Argon2 (hashing), l'hash viene memorizzato in un campo del database con la cifratura delle colonne AES-256 (crittografia) e il token API restituito dopo l'accesso viene codificato in Base64url (codifica).

Ogni operazione ha uno scopo distinto. Riconoscere quale operazione sia appropriata per ogni caso d'uso è una competenza fondamentale nella crittografia applicata e nella progettazione di sistemi sicuri.

Verifichi la comprensione di codifica, crittografia e hashing.

La codifica (Base64, esadecimale) è una trasformazione del formato priva di sicurezza. La crittografia (AES-GCM) garantisce la riservatezza reversibile e richiede una chiave. L'hashing (SHA-256, Argon2) produce digest irreversibili di lunghezza fissa.

Non utilizzi mai la codifica per la sicurezza. Utilizzi hash lenti (Argon2/bcrypt) per le password. Utilizzi la crittografia autenticata (AEAD) per i dati sensibili in transito o a riposo. Confondere queste categorie è una delle cause più comuni di vulnerabilità di sicurezza.