Seguridade das comunicacións de Internet I: Confidencialidade

2013/02/01 Leturia Azkarate, Igor - Informatikaria eta ikertzaileaElhuyar Hizkuntza eta Teknologia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Internet

Tanto no nivel de e-mail, navegando pola web, como noutras cousas en Internet, enviamos información; desde o punto de partida esa información paira chegar ao destino pasa por moitos puntos: salgue do noso computador ou outro dispositivo dixital, pasa por algún router (router de rede da empresa, wiko de casa ou de bar...), logo chega ao provedor de Internet e de aí aínda pasará moitos outros nodos até o destino. Quen exerza o control de calquera destes puntos intermedios, xa sexa o informático da empresa, o propietario do bar ou a policía que se atope en contacto co provedor de Internet --ou, no caso da wifi, incluso calquera que teña un computador con wifi cero-, pode acceder facilmente á información.

Gran parte das comunicacións da rede (a maior parte da navegación na web, moitos envíos e recepcións de correo) van en aberto e accesibles paira calquera persoa. Pero Internet ten mecanismos paira transportar información sensible como contrasinais, datos de cartóns de crédito ou correos electrónicos segredos de forma segura e confidencial. Paira iso utiliza a criptografía, é dicir, encriptando (codificando ou cifrando) as mensaxes convértense en incomprensibles paira calquera persoa que non sexa o destinatario. En concreto, utilízase en Internet un tipo especial de criptografía: criptografía de clave pública ou criptografía asimétrica.

Problemas da criptografía clásica en internet

Os sistemas de encriptación de mensaxes foron moi utilizados ao longo da historia, especialmente paira comunicacións importantes entre reis, xerais e outras autoridades, pero tamén paira mensaxes secretas de amor entre amantes. Os métodos que inicialmente eran simples fóronse facendo cada vez máis complexos a medida que a tecnoloxía o permite e fóronse descubrindo técnicas de ruptura de sistemas anteriores. Entre os métodos de encriptación máis coñecidos e utilizados da historia podemos citar a cifra de César, a cifra de Vigène e as máquinas de rotor como Lorenz ou Enigma.

Basicamente, todos estes sistemas de encriptación baséanse no mesmo principio: a mensaxe transfórmase mediante unha función, utilizando una clave, e o receptor aplica posteriormente a función inversa paira obter a mensaxe orixinal coa mesma clave. No exemplo máis simple, a función pode ser réstaa e a clave o número 1. Desta forma, a mensaxe "IBM" pasaría a ser "HAL" si aplicamos a cada letra a función "-1" que substituímos pola letra anterior, e o destinatario, coñecendo a clave (número 1), aplicando a función "+1" á mensaxe cifrada, volvería obter "IBM". A isto chámaselle criptografía simétrica porque utiliza a mesma clave paira encriptar e desencriptar.

Estes sistemas volvéronse cada vez máis fráxiles ao complicar a función de cifrado coa axuda da tecnoloxía de cada época. Na actualidade, a criptografía realízase a través de ordenadores que permiten que estas funcións sexan moi complexas e que as claves sexan longas paira desenvolver sistemas totalmente inquebrantables. Así, o cifrado AES (Advanced Encryption Standard) utilizado polo Goberno de EEUU (entre outros moitos) é un sistema de criptografía simétrica.

Pero este tipo de sistemas teñen un problema á hora de navegar por internet, comprar online ou enviar emails privados: ambas as partes deben coñecer a clave e ninguén máis. Por tanto, non sempre se pode utilizar a mesma clave, necesítase una clave diferente paira cada destinatario e remitente, e para que ninguén saiba esa clave, non se pode enviar por Internet, como se dixo anteriormente, xa que se pode detectar. Así, nalgúns casos, como os dos gobernos, pódese enviar a clave por mensaxeiro a cada organización que se quere comunicar, pero paira as comunicacións en Internet? Por cada tenda e cliente, por sitio web e visitante, por cada remitente e destinatario do correo electrónico, é imposible na práctica ter que compartir previamente una clave ou enviala por mensaxeiro: sería moi caro e non seguro (os mensaxeiros poden estar corruptos ou nos poden roubar a clave no camiño).

Criptografía con clave pública

Se o comercio electrónico e o envío de información comprometida a través de Internet evolucionaron, é porque na década de 1970 inventouse un novo sistema de cifrado totalmente diferente e rompedor aos sistemas existentes, totalmente oposto á intuición e á vez moi seguro: criptografía de clave pública ou criptografía asimétrica.

Na criptografía por clave pública utilízase una función de cifrado e una clave, pero esta función non é inversa (denominadas funcións unidireccionales), polo que aínda sabendo a clave non se pode descifrar a mensaxe, senón que se necesita outra función de descifrado e outra clave (por iso chámase criptografía asimétrica). Entón, se alguén quere permitir a outros comunicarse de forma privada con el (por exemplo, o vendedor aos compradores para que estes poidan enviar os datos do cartón de crédito), fai pública a clave de encriptación. Calquera persoa poderá utilizar esta clave pública paira enviarlle unha mensaxe cifrada, pero aínda coñecendo esa clave pública todo o mundo, a mensaxe só pode descifralo, xa que só el coñece a clave de descifrar (denominada clave privada).

Para que este sistema funcione é necesario que exista una función segundo unha clave que non sexa investida, que o investimento se obteña mediante outra función e outra clave e que non poida calcularse coñecendo a segunda clave. A existencia deste tipo de funcións e claves é totalmente oposta á intuición, pero existen grazas á aritmética modular, os números primos e a factorización. Investigadores do prestixioso MIT (Massachusetts Institute of Technology) atoparon os primeiros en 1977.

Comentouse que una das condicións de funcionamento do sistema é que a clave de descifrado non se pode basear na clave de cifrado. Con todo, como é lóxico, ambas están relacionadas e pódese calcular a segunda a partir da primeira: é simplemente una factorización, é dicir, a extracción dos divisores deste número. A cuestión é que paira poder facelo non hai fórmulas rápidas, só se pode facer probando todos os números. Por tanto, se estes números son relativamente grandes (e utilízanse centos de díxitos), a factorización convértese nun problema imposible coa tecnoloxía actual, e o sistema de cifrado é practicamente inviolable. O método, denominado RSA, en homenaxe aos inventores, foi inventado posteriormente por persoal de Clifford Cocks GCHQ (Government Communications Headquerosarters, ou o Servizo de Intelixencia Británico) en 1973, é dicir, catro anos antes, pero toda a información desta organización era secreta e non se comunicou até 1997.

Tras o RSA inventáronse outros sistemas de criptografía con clave pública como DSA ou ElGamal.

Confidencialidade en Internet

As comunicacións a Internet están organizadas a nivel segundo o modelo OSI, tal e como vos contamos no número anterior. E paira garantir a confidencialidade destas comunicacións definiuse un protocolo TLS (Transport Layer Security) paira o nivel de transporte (anteriormente coñecido como SSL ou Secure Sockets Layer). Neste caso, tanto o remitente como o receptor utilizan criptografía por clave pública (RSA normalmente, pero pode ser outra se ambas teñen implementada) paira acordar outra clave (aleatoria) e posteriormente a comunicación real realízase con devandita clave e cun método de criptografía simétrica (AES por exemplo), xa que computacionalmente non é tan custosa e de seguridade equivalente.

Paira cada protocolo de nivel de aplicación de Internet (HTTP paira web, SMTP paira correo e IMAP, FTP paira subir ficheiros, Telnet paira abrir sesións en computadores remotos, etc.) creáronse as súas versións seguras (HTTPS, SMTPS, IMAPS, SFTP e SSH respectivamente). Algunhas delas, como HTTPS, SMTPS ou IMAPS, limítanse a engadir TLS ao protocolo orixinal no nivel de transporte e a asignar outro porto ao novo protocolo (agora, a través do novo protocolo STARTTLS, as aplicacións poden utilizar o mesmo porto paira conexións seguras nos casos en que ambas as partes o teñan implementado). Outros, como SFTP e SSH, teñen a mesma función pero son protocolos diferentes que utilizan encriptación mediante clave pública. Cando se utilicen estes protocolos, podemos considerar garantida a confidencialidade das nosas comunicacións. E como sabemos si estamos a usar estes protocolos?

Cando estamos a navegar pola web, se vemos un cadeado na dirección e ao principio do mesmo "https://", significa que estamos a usar o protocolo HTTPS e por tanto a comunicación é segura. Ao pagar en sitios de comercio electrónico, utilízase habitualmente en servizos como correo web e noutros moitos sitios.

No caso dos programas de correo, teremos que revisar en axústelos da nosa conta que protocolos aproba paira enviar e recibir correo. En calquera caso, aínda que o programa de correo utilice os protocolos SMTPS e IMAPS, significa que ninguén poderá ler a comunicación entre nós e o noso provedor de correo, pero que nas fases posteriores ao envío ninguén máis lerá. Se queremos evitalo, podemos integrar no noso programa de correo o programa PGP (Pretty Good Privacy) (creado por Phil Zimmermann en 1991 e que se converteu en moi coñecido e utilizado) ou a súa versión libre GPG (GNU Privacy Guard), que cifran a información utilizando a clave pública do destinatario final e por tanto só poderá lela.

Paira abrir sesións ou subir arquivos en computadores remotos, deberemos asegurarnos de que se utilizan protocolos SSH ou SFTP si queremos manter a confidencialidade. Noutros programas (VNC, VPN ou Redes Privadas Virtuais, etc.) deberemos comprobar si utilizan protocolos con encriptación ou sistemas de encriptación. Se temos en conta estas cuestións, a nosa información privada seguirá sendo así mesmo a través de Internet.

Se interésache o tema da seguridade, a confidencialidade e a criptografía, atoparás máis información no interesante libro de códigos de Simon Singh que a Fundación Elhuyar editou en eúscaro.