Криптография. Как защитить свои данные в цифровом пространстве

На помощь приходит криптография

Я обрисовал мрачные перспективы и потенциал безопасности в киберпространстве. Угрозы и вправду реальны, а обеспечение защиты связано с существенными трудностями. Но ведь мы каждый день пользуемся Интернетом без особых проблем. Неужели это простое везение?

Было бы ошибкой полагать, что понятие безопасности в киберпространстве отсутствует. Специалисты осознают многие виртуальные угрозы, и огромная часть технологий была разработана сразу с расчетом на определенный уровень защиты. Положение вещей нельзя назвать идеальным, но «идеальной» безопасности не существует ни в киберпространстве, ни в реальном мире.

Главная идея состоит в том, что любые концепции безопасности в киберпространстве должны быть основаны на фундаментальных защитных механизмах, рассчитанных на цифровую информацию. Если нам удастся соорудить эффективные механизмы цифровой безопасности, способные заменить замки, печати и распознавание лиц, мы сможем интегрировать их в широкий круг систем и процессов, которые будут защищать нас в киберпространстве. В идеале эти инструменты должны имитировать уровень безопасности, доступный нам в материальном мире. А если повезет, киберзащиты время от времени будут становиться еще надежнее.

В этом фактически и состоит ключевая роль криптографии. Она предоставляет пакет (или, если хотите, набор) механизмов безопасности, которые можно развернуть в киберпространстве. Каждый из этих криптографических инструментов по отдельности довольно прост и позволяет выполнять такие важные задачи, как сокрытие цифровой информации от чужих глаз, обнаружение изменений, внесенных в электронный документ, или идентификация компьютера. Однако хорошо продуманное сочетание этих механизмов позволяет создавать чрезвычайно сложные системы безопасности, необходимые, к примеру, для поддержки безопасных финансовых транзакций, защиты электронных сетей распределения электроэнергии или проведения выборов в Интернете.

Сама по себе криптография не делает и не может сделать киберпространство безопасным, у этого процесса слишком много разных аспектов, чтобы ограничиваться только ее механизмами. Но, хотя безопасность дома нельзя свести к замкам на дверях, сложно себе представить дом вообще без замков. Точно так же одной лишь криптографии недостаточно для защиты банковских сетей, но без нее глобальная финансовая система точно бы не выжила [47] .

47

Криптография лежит в основе любого рода финансовых транзакций, включая те, которые мы проводим с банкоматами, дебетовыми и кредитными картами, а также с глобальной сетью SWIFT (Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunications – Общество всемирных межбанковских финансовых каналов связи). Ежегодная конференция Financial Cryptography and Data Security, проводимая с 1997 года, посвящена теории и практике использования криптографии для защиты финансовых транзакций и созданию новых видов цифровых денег: Международная ассоциация по финансовой криптографии, https://ifca.ai (по состоянию на 10 июня 2019 года).

2. Ключи и алгоритмы

Криптография предоставляет механизмы, необходимые для безопасной работы в киберпространстве. Прежде чем исследовать их возможности, нужно разобраться в том, как они устроены. Весь фундамент, на который опирается криптография, состоит из двух главных компонентов: ключей и алгоритмов.

Важнейшая роль ключей

Давайте еще раз проанализируем ваш типичный день в материальном мире и подумаем о назначении некоторых механизмов безопасности, которые в нем фигурируют.

Конверт нужен для того, чтобы только энергетической компании были известны подробности отправленного вам счета. Замок на двери нужен, чтобы только вы могли войти в свой дом. Поведение человека за прилавком аптеки характерно только для настоящего фармацевта. Детали приглушенного разговора с фармацевтом были слышны только вам двоим. Физические свойства денег имеют только настоящие купюры и монеты.

Только, только… суть любого механизма безопасности в том, чтобы те или иные вещи могли происходить только в определенных обстоятельствах. Механизм безопасности можно использовать, чтобы отмежевать себя от других или выделить один из множества элементов. Он дает нам особую возможность. Ключ и замок дают возможность открыть дверь и войти в свой дом. Разговор шепотом дает возможность исключить из него тех, кто находится за пределами слышимости. Защитные элементы купюры позволяют использовать ее в качестве законного платежного средства.

В материальном мире возможности безопасности обеспечиваются разными средствами. Самое очевидное – что-то, чем вы располагаете: ключ, бейдж, билет, рекомендательное письмо [48] . Или то, где вы находитесь – достаточно близко, чтобы расслышать личный разговор, или внутри концертного зала, где проходит мероприятие, на которое вы купили билет. Или что-то, что вам известно – голос друга или то, что для входа в пещеру с сокровищами нужно произнести: «Сим-сим, откройся» [49] . Или даже то, кем вы являетесь, как в случае со сканированием отпечатков пальцев или радужки глаза. И, конечно же, особая возможность может обеспечиваться сочетанием подходов. У вашего фармацевта могло быть что-то особенное (бейдж), он мог стоять в особенном месте (за прилавком аптеки), быть кем-то особенным (тем, кого вы раньше видели) или знать что-то особенное (фармакология и порядок назначения лекарств).

48

Следует признать, что рекомендательные письма в наши дни являются редкостью. Но мы все еще активно используем письменные рекомендации при собеседовании. Наша безопасность в материальном мире во многом основана на мнении других доверенных источников. Например, друг может представить нам человека, с которым мы раньше не были знакомы; в каком-то смысле это тоже устное «рекомендательное письмо».

49

Фраза «Сезам откройся» взята из сказки об «Али-Бабе и сорока разбойниках», входящей в Книгу тысячи и одной ночи – собрание народных сказок, которое, возможно, уходит корнями в восьмой век.

Этот последний способ предоставления особых защитных возможностей – что-то, что вам известно – легче всего адаптировать к киберпространству. В криптографии эта особая информация зовется ключом. Термин выбран не случайно: криптографический ключ играет примерно ту же роль, что и дверной. Только тот, кто его знает, может выполнить определенное действие – по аналогии с тем, как открыть дверь в конкретном доме может только обладатель подходящего ключа. В большинстве случаев ключ представляет собой секретный фрагмент информации, знание которого используется в киберпространстве для отличения одного человека от другого. Заметьте, я применил выражение «в большинстве случаев». Пока что предположим, что ключи являются секретной информацией, хотя это не всегда так.

Должен признаться, что выше я выразился не совсем точно. В большинстве случаев взаимодействуют в киберпространстве компьютеры, а не люди; больше того, иногда люди вовсе не принимают активного участия в работе этих компьютеров. Ранее я говорил, что «знание» ключа позволяет отличить одного «человека» от другого; но было бы правильней сказать, что только сущность (человек или компьютер) с доступом к ключу может выполнять определенные действия в киберпространстве.

Самое важное свойство ключа, которое необходимо понимать, состоит в том, что особая возможность входить в дом принадлежит не лично вам, а любому, у кого есть дубликат ключа от вашей двери. То же самое относится и к криптографии. Доступа к подходящему криптографическому ключу достаточно для того, чтобы платить за сотовую связь со счета, делать покупки с помощью банковской карты, загружать фильмы, открывать двери автомобиля и т. д.

Биты и байты

Мы пользуемся криптографией ежедневно и в большинстве случаев с применением ключей. Зачастую это происходит неосознанно, но давайте все же поговорим о том, как выглядят криптографические ключи.