Szyfrowanie w aplikacjach komunikacyjnych

Szyfrowanie end-to-end (E2E) oznacza, że wiadomości są szyfrowane na urządzeniu nadawcy i mogą być odszyfrowane wyłącznie na urządzeniu odbiorcy. Żaden serwer pośredniczący, nawet sama platforma komunikacyjna, nie może odczytać wiadomości.

To fundamentalna zmiana w porównaniu ze starszymi systemami, w których dostawca przechowywał klucze i mógł technicznie odczytać wszystkie wiadomości.

WhatsApp, Signal i wiele innych aplikacji korzysta z protokołu Signal Protocol, pierwotnie opracowanego przez Open Whisper Systems. Łączy on kilka technik kryptograficznych, w tym algorytm Double Ratchet i uzgadnianie klucza X3DH (Extended Triple Diffie-Hellman).

Protokół zapewnia poufność wsteczną (forward secrecy), co oznacza, że nawet jeśli jeden klucz sesji zostanie przejęty, wcześniejsze wiadomości pozostaną bezpieczne.

Zanim dwie strony będą mogły bezpiecznie się komunikować, muszą uzgodnić wspólny sekret bez przesyłania go przez sieć. Wymiana kluczy Diffiego-Hellmana pozwala obu stronom niezależnie wyprowadzić ten sam sekret, nawet za pośrednictwem kanału publicznego.

W aplikacjach do przesyłania wiadomości odbywa się to automatycznie i w sposób przejrzysty za każdym razem, gdy rozpoczynają Państwo nową rozmowę.

W przypadku szyfrowania end-to-end wiadomości są zamieniane w szyfrogram przed opuszczeniem telefonu. Serwer widzi wyłącznie zaszyfrowane dane, których nie potrafi zinterpretować.

Oznacza to, że nawet jeśli firma obsługująca komunikator otrzyma nakaz ujawnienia danych od władz albo padnie ofiarą włamania, rzeczywista treść rozmów pozostanie chroniona.

Nawet przy szyfrowaniu E2E metadane nie zawsze są chronione. Platforma może nadal wiedzieć, z kim rozmawiali Państwo, kiedy i jak często to robili oraz jak długo trwały rozmowy.

Signal idzie dalej niż większość usług, ograniczając gromadzenie metadanych. WhatsApp, mimo szyfrowania treści, udostępnia metadane swojej spółce macierzystej Meta.

iMessage firmy Apple korzysta z szyfrowania end-to-end, gdy zarówno nadawca, jak i odbiorca używają urządzeń Apple z włączoną funkcją iMessage. Wiadomości są wyświetlane w postaci niebieskich dymków. Przy przejściu na SMS wiadomości są zielone i niezaszyfrowane.

Apple przechowuje jednak klucze kopii zapasowych iCloud, dlatego kopie zapasowe iMessage przechowywane w iCloud nie są domyślnie szyfrowane end-to-end, chyba że włączono iCloud Advanced Data Protection.

Telegram stosuje model hybrydowy. Zwykłe czaty są szyfrowane podczas przesyłania oraz w spoczynku na serwerach Telegrama, ale Telegram przechowuje klucze i teoretycznie mógłby uzyskać do nich dostęp.

Tylko „Secret Chats” w Telegramie korzystają z prawdziwego szyfrowania end-to-end za pomocą protokołu MTProto. Czaty grupowe i kanały nie są szyfrowane E2E.

W systemie E2E klucze są generowane i przechowywane na urządzeniach użytkowników, nigdy na serwerach. Serwer działa wyłącznie jako przekaźnik wiadomości, przekazując zaszyfrowane pakiety z jednego urządzenia na drugie.

Bez klucza prywatnego znajdującego się na urządzeniu odszyfrowanie szyfrogramu jest obliczeniowo niewykonalne, nawet przy użyciu ogromnych zasobów obliczeniowych.

Szyfrowanie podczas przesyłania chroni dane w trakcie ich przepływu przez sieć, na przykład TLS zabezpiecza połączenie z serwerem internetowym. Szyfrowanie danych w spoczynku chroni dane zapisane na dysku, na przykład dane przechowywane w zaszyfrowanej pamięci telefonu.

Prawdziwe szyfrowanie E2E obejmuje oba przypadki: wiadomości są szyfrowane przed przesłaniem i pozostają zaszyfrowane podczas przechowywania na serwerach.

Jeśli atakujący uzyska dostęp do urządzenia i klucza prywatnego, może odszyfrować wiadomości. Dlatego bezpieczeństwo urządzenia jest równie ważne jak sam algorytm szyfrowania.

Algorytm Double Ratchet protokołu Signal generuje nowe klucze dla każdej wiadomości, dlatego przejęcie jednego klucza nie ujawnia wcześniejszych ani przyszłych wiadomości — jest to właściwość nazywana poufnością wsteczną i przyszłą.

Większość komunikatorów z szyfrowaniem E2E pozwala zweryfikować, czy rozmawiają Państwo z właściwą osobą, porównując „numery bezpieczeństwa” lub „kody bezpieczeństwa” poza kanałem, na przykład osobiście albo podczas rozmowy telefonicznej.

W Signal każda rozmowa ma unikatowy numer bezpieczeństwa złożony z kluczy publicznych obu stron. Jeśli numer jest zgodny na obu telefonach, oznacza to, że między Państwem a kontaktem nie odbywa się atak MITM.

Sprawdźmy Państwa rozumienie szyfrowania end-to-end.

Szyfrowanie end-to-end gwarantuje, że wiadomości mogą odczytać tylko nadawca i odbiorca, dzięki protokołom takim jak Double Ratchet protokołu Signal. Metadane mogą być nadal widoczne, nawet gdy treść jest zaszyfrowana.

Bezpieczeństwo urządzenia jest ostatnią linią ochrony E2E. Aplikacje takie jak Signal ograniczają metadane, natomiast w innych, takich jak Telegram, trzeba ręcznie włączyć Secret Chats, aby uzyskać prawdziwe szyfrowanie E2E.