Cifratura simmetrica, cifratura asimmetrica, e hashing

Spesso si dice “è cifrato” come se questo risolvesse una questione di sicurezza. Non è così, perché la cifratura non è una cosa sola. Questa lezione tratta i tre elementi costitutivi dietro quasi ogni affermazione di protezione digitale: la cifratura simmetrica, la cifratura asimmetrica, e l’hashing. Ciascuno garantisce qualcosa di diverso, e sapere quale sia in gioco ti dice cosa viene effettivamente protetto.

Cifratura simmetrica: una chiave condivisa

Il Centro di apprendimento di Cloudflare descrive la cifratura simmetrica in modo semplice: “c’è una sola chiave, e tutte le parti comunicanti usano la stessa chiave (segreta) sia per cifrare che per decifrare.” L’Advanced Encryption Standard (AES) è oggi l’esempio standard, avendo sostituito il più vecchio Data Encryption Standard (DES) dopo che la breve lunghezza della chiave di DES lo ha reso violabile per forza bruta. La cifratura simmetrica è veloce ed è ciò che rimescola effettivamente la maggior parte dei tuoi dati, che si tratti di un file su disco o del corpo di una pagina web caricata via HTTPS. Il suo problema centrale è la distribuzione: entrambe le parti hanno bisogno della stessa chiave segreta, e far arrivare quella chiave all’altra parte senza che nessun altro la veda è esattamente il problema che risolve la cifratura asimmetrica.

Cifratura asimmetrica: due chiavi che lavorano in coppia

Nella cifratura asimmetrica, o a chiave pubblica, ci sono due chiavi collegate matematicamente: “una chiave viene usata per cifrare, e una chiave diversa viene usata per decifrare,” secondo Cloudflare. La chiave di cifratura può essere pubblicata a chiunque — da qui “chiave pubblica” — mentre la corrispondente chiave di decifratura resta privata. I dati bloccati con la chiave pubblica possono essere sbloccati solo con la chiave privata. Questo è ciò che permette a due persone che non si sono mai incontrate di concordare un segreto condiviso su una rete aperta, che è esattamente ciò che accade all’inizio di ogni connessione HTTPS (la prossima lezione tratta questo handshake in dettaglio). RSA e la crittografia a curve ellittiche sono gli algoritmi comuni dietro a tutto ciò oggi.

L’hashing: un’impronta digitale, non un lucchetto

Una funzione hash non è nessuna delle due precedenti: non blocca nulla, e non c’è alcuna chiave per sbloccarla. Il NIST la definisce come una funzione che “mappa una stringa di bit di lunghezza arbitraria in una stringa di bit di lunghezza fissa” — in termini semplici, trasforma qualsiasi file o messaggio in un’impronta digitale breve e di dimensione fissa. Il NIST specifica le proprietà che una funzione hash approvata deve avere: deve essere computazionalmente infattibile trovare un input che produca un dato output (unidirezionalità), e infattibile trovare due input diversi che producano lo stesso output (resistenza alle collisioni). Ecco perché l’hashing verifica l’integrità — questo file è cambiato? — e protegge le password archiviate: un servizio può verificare una password rispetto al suo hash archiviato senza mai conservare la password vera e propria. Funzioni hash più vecchie come MD5 e SHA-1 non sono più considerate sicure contro un aggressore determinato, motivo per cui i sistemi moderni usano invece le famiglie SHA-2 o SHA-3.

Cosa garantisce davvero ciascuno

Come si combinano nella pratica

Quasi nulla usa uno solo di questi strumenti. Una connessione sicura tipica usa la cifratura asimmetrica brevemente, per concordare un segreto condiviso, poi passa alla veloce cifratura simmetrica per i dati veri e propri, mentre l’hashing gira per tutto il tempo per assicurarsi che nulla di ciò che è stato inviato sia stato alterato lungo il percorso. Riconoscere questi tre ruoli è ciò che rende il resto di questo corso — firme, certificati, TLS, e cifratura end-to-end — comprensibile come combinazioni dello stesso piccolo insieme di strumenti invece che magia separata.