Nell’odierna era digitale, garantire la sicurezza e la riservatezza delle informazioni è di fondamentale importanza. La crittografia svolge un ruolo chiave nel raggiungimento di questo obiettivo, consentendo di convertire i dati in un formato illeggibile e accessibile solo alle persone autorizzate. Il processo di crittografia prevede l’uso di chiavi crittografiche e algoritmi matematici.
In questo articolo esamineremo tre tipi principali di crittografia: simmetrica, asimmetrica e ibrida. Cominciamo con la crittografia simmetrica.
Crittografia simmetrica
La crittografia simmetrica, come suggerisce il nome, utilizza un’unica chiave crittografica sia per la crittografia che per la decrittografia. La facilità di utilizzo di un’unica chiave rende il processo semplice. Per capire l’essenza della crittografia simmetrica, si consideri il seguente esempio:
Immaginate due cari amici, Anton e Alice, che vivono a Kiev. A causa di alcune circostanze, Alice è costretta a trasferirsi fuori città. L’unico mezzo di comunicazione che hanno è la posta. Tuttavia, temono che le loro lettere possano essere intercettate e lette da estranei.
Per proteggere la loro corrispondenza, Anton e Alice decidono di criptare i loro messaggi. Si accordano su una tecnica di crittografia semplice: spostare ogni lettera di sette posizioni nell’alfabeto. Ad esempio, la parola “Apple” sarà scritta come “hwwsl” (A -> H, P -> W, L -> S, E -> L). Per decifrare il messaggio, è necessario invertire il processo, spostando ogni lettera indietro di sette posizioni. Questa tecnica di crittografia ricorda l’antico “cifrario di Cesare”, notoriamente utilizzato dall’imperatore romano e capo militare Gaio Giulio Cesare.
Vantaggi della crittografia simmetrica
La crittografia simmetrica presenta notevoli vantaggi, in primo luogo per la sua semplicità. L’utilizzo di un’unica chiave per la crittografia e la decrittografia semplifica il processo. Inoltre, quando si tratta di criptare grandi quantità di dati, la crittografia simmetrica si rivela una scelta efficace. Ulteriori vantaggi sono:
- Velocità: gli algoritmi di crittografia simmetrici sono molto più veloci delle loro controparti asimmetriche, di cui parleremo più avanti.
- Potenza di calcolo: le risorse di calcolo richieste per la crittografia simmetrica sono relativamente inferiori.
- Impatto minimo sulla velocità di Internet: la crittografia simmetrica non ha un impatto significativo sulla velocità di trasmissione dei dati su Internet.
Tre popolari algoritmi di crittografia simmetrica
Sebbene il cifrario di Cesare dimostri un approccio elementare alla crittografia simmetrica, i moderni metodi di crittografia si basano su funzioni matematiche complesse, molto difficili da decifrare. Esistono molti algoritmi di crittografia simmetrica, ma ci concentreremo sui tre più utilizzati:
- AES (Advanced Encryption Standard): AES è considerato uno degli algoritmi di crittografia simmetrica più sicuri. Ha sostituito l’obsoleto algoritmo DES (di cui parleremo più avanti) e offre forti capacità di crittografia. AES funziona con blocchi di dati a 128 bit utilizzando una chiave di lunghezza variabile (di solito 128, 192 o 256 bit).
- DES (Data Encryption Standard): Introdotto nel 1976 da IBM, il DES è stato il primo metodo di crittografia simmetrica ampiamente utilizzato. Originariamente sviluppato per proteggere le informazioni sensibili del governo, nel 1977 è diventato lo standard di crittografia ufficiale per le agenzie federali statunitensi. Il DES divide i dati del testo in chiaro in blocchi da 64 bit e applica diversi processi di crittografia su 16 cicli, creando blocchi di 64 bit di testo cifrato come output. Tuttavia, a causa della lunghezza ridotta della chiave, il DES è stato dichiarato obsoleto nel 2005 e sostituito da AES.
- 3DES (Triple Data Encryption Standard): come miglioramento del DES, il 3DES applica l’algoritmo DES tre volte in sequenza a ciascun blocco di dati. Questo processo aumenta notevolmente la forza della crittografia. Sebbene il 3DES offra una maggiore sicurezza rispetto al DES, è più lento e meno efficiente dell’AES, il che lo rende meno comune nelle applicazioni moderne.
Vale la pena notare che il protocollo TLS 1.2, ampiamente utilizzato, non utilizza il metodo di crittografia DES a causa della sua vulnerabilità.
Crittografia asimmetrica
Mentre la crittografia simmetrica utilizza un’unica chiave per la crittografia e la decrittografia, la crittografia asimmetrica utilizza un approccio più complesso: diverse chiavi matematicamente correlate. Questo tipo di crittografia è noto anche come crittografia a chiave pubblica e comprende una “chiave pubblica” e una “chiave privata”.
La crittografia simmetrica ha funzionato bene per Alice e Anton quando dovevano scambiarsi informazioni tra di loro. Tuttavia, se Anton vuole comunicare in modo sicuro con un gran numero di persone, l’uso di chiavi diverse per ogni persona diventa poco pratico e scomodo.
Per risolvere questo problema, Anton utilizza la crittografia a chiave pubblica. Con questo metodo, Anton fornisce la sua chiave pubblica a chiunque voglia inviargli informazioni e mantiene segreta la sua chiave privata. Egli ordina agli altri di crittografare i dati con la sua chiave pubblica, assicurandosi che possano essere decifrati solo con la sua chiave privata. Questo approccio elimina il rischio di compromissione della chiave privata, poiché i dati possono essere decifrati solo con la chiave privata di Anton.
Vantaggi della crittografia asimmetrica
La crittografia asimmetrica presenta una serie di vantaggi, a cominciare da una maggiore sicurezza. In questo metodo, per crittografare i dati viene utilizzata una chiave pubblica, che è di dominio pubblico, mentre per decifrarli viene utilizzata la corrispondente chiave privata. Ciò garantisce che i dati rimangano protetti da potenziali attacchi man-in-the-middle (MiTM). Inoltre, per i server web e di posta elettronica che interagiscono con un gran numero di client, la gestione e la protezione di una sola chiave è più efficiente. Inoltre, la crittografia asimmetrica consente di stabilire connessioni crittografate senza la necessità di uno scambio di chiavi offline, semplificando così il processo.
Un’altra funzione importante della crittografia asimmetrica è l’autenticazione. La crittografia dei dati con la chiave pubblica del destinatario garantisce che solo il destinatario previsto, che possiede la chiave privata corrispondente, possa decifrare i dati e accedervi. Questo meccanismo di verifica conferma l’identità della persona o dell’organizzazione con cui si comunica o si scambiano informazioni.
Algoritmo di crittografia asimmetrica RSA (Rivest-Shamir-Adleman)
Inventato nel 1977 dagli scienziati del MIT Ron Rivest, Adi Shamir e Leonard Adleman, RSA è l’algoritmo di crittografia asimmetrica più utilizzato. La sua efficacia risiede nel concetto di “fattorizzazione semplice”. RSA prevede la scelta di due diversi primi casuali di una determinata dimensione, ad esempio 1024 bit, e la loro moltiplicazione per ottenere un numero grande. La sfida consiste nel determinare il numero primo originale a partire dal risultato della moltiplicazione. Risolvere questo rompicapo è virtualmente impossibile per i moderni supercomputer, per non parlare del calcolo umano.
In uno studio condotto nel 2010, un gruppo di volontari ha impiegato più di 1.500 anni di tempo di calcolo su centinaia di computer per decifrare una chiave RSA a 768 bit, molto al di sotto dello standard attuale di chiavi a 2048 bit.
Il vantaggio della crittografia RSA è la sua scalabilità , in quanto la lunghezza della chiave può variare: 768-bit, 1024-bit, 2048-bit, 4096-bit, ecc. La semplicità e l’adattabilità di RSA lo hanno reso il principale algoritmo di crittografia asimmetrica per una serie di applicazioni, tra cui i certificati SSL/TLS, le criptovalute e la crittografia delle e-mail.
Crittografia ibrida
Sebbene gli algoritmi di crittografia asimmetrica, come RSA ed ECC, garantiscano una forte sicurezza e autenticazione, hanno i loro limiti. La crittografia simmetrica, invece, è veloce ed efficiente, ma non ha la capacità di verificare l’autenticità. Per risolvere questi problemi e creare una sinergia di sistemi di crittografia, è nato il concetto di crittografia ibrida, che sfrutta i vantaggi della crittografia simmetrica e asimmetrica.
Crittografia ibrida nei certificati SSL/TLS:
La crittografia ibrida non è un singolo metodo, ma piuttosto una combinazione di metodi di crittografia simmetrica e asimmetrica. È ampiamente utilizzata nei certificati SSL/TLS durante il processo di handshake TLS, che stabilisce una connessione sicura tra server e client (browser web).
Un handshake TLS inizia con la verifica dell’identità di entrambe le parti utilizzando una chiave privata e una pubblica. Una volta confermata l’identità, i dati vengono trasmessi utilizzando la crittografia simmetrica e una chiave effimera (di sessione). Ciò consente di scambiare rapidamente grandi quantità di dati online.
Vantaggi della crittografia ibrida
La crittografia ibrida offre una soluzione pratica che supera i difetti dei singoli metodi di crittografia. Utilizzando la crittografia simmetrica per la trasmissione dei dati, consente una comunicazione rapida ed efficiente. Allo stesso tempo, la crittografia asimmetrica fornisce la necessaria verifica dell’identità, garantendo un’interazione sicura tra le parti.
I vantaggi della crittografia ibrida includono
- Velocità ed efficienza: La crittografia simmetrica, con la sua capacità di crittografare rapidamente grandi quantità di dati, accelera i processi di crittografia e decrittografia, garantendo un trasferimento veloce dei dati.
- Autenticazione: La crittografia asimmetrica garantisce che il destinatario previsto abbia accesso ai dati crittografati verificando l’identità di entrambe le parti coinvolte nella comunicazione.
- Lacrittografia ibrida raggiunge un equilibrio consentendo uno scambio di dati sicuro ed efficiente in diversi scenari. È ampiamente utilizzata in settori quali i certificati SSL/TLS, la crittografia delle e-mail e i protocolli di comunicazione sicuri.
Confronto tra metodi di crittografia simmetrica e asimmetrica
Alla domanda su quale sia il tipo di crittografia migliore , non esiste una risposta univoca. La scelta dipende dai requisiti e dalle considerazioni specifiche di ogni situazione. Vediamo i vantaggi della crittografia simmetrica e asimmetrica e li presentiamo in una tabella di confronto.
| Crittografia simmetrica: | Crittografia asimmetrica: | Crittografia ibrida: |
| Con la crittografia simmetrica, viene utilizzata un’unica chiave per crittografare e decrittografare i dati, rendendo il processo più semplice e veloce. | La crittografia asimmetrica utilizza una coppia di chiavi: una chiave pubblica e una chiave privata. La chiave pubblica viene utilizzata per la crittografia e la chiave privata per la decrittografia. | In molti casi, viene utilizzato un approccio ibrido alla crittografia, che combina metodi di crittografia simmetrica e asimmetrica. |
| È particolarmente adatto per la crittografia efficiente di grandi volumi di dati, in quanto offre prestazioni più elevate e richiede una minore potenza di elaborazione. | Uno dei principali vantaggi della crittografia asimmetrica è la sua capacità di fornire autenticazione, garantendo l’identità delle parti comunicanti. | La maggior parte dei certificati SSL moderni utilizza un metodo ibrido: crittografia asimmetrica per l’autenticazione e crittografia simmetrica per la privacy. |
| La crittografia simmetrica utilizza una chiave di lunghezza inferiore, solitamente da 128 a 256 bit. | A causa della complessità del processo di accoppiamento delle chiavi, la crittografia asimmetrica è più lenta e richiede una maggiore potenza di calcolo. | Questo approccio ibrido offre una soluzione completa, proteggendo i dati personali degli utenti da intercettazioni o frodi. |
| Gli algoritmi standard utilizzati per la crittografia simmetrica includono RC4, AES, DES, 3DES e QUAD. | La crittografia asimmetrica utilizza chiavi più lunghe, solitamente da 1024 a 4096 bit. | Sfruttando i punti di forza di entrambi i metodi di crittografia, la crittografia ibrida garantisce comunicazioni sicure e privacy dei dati. |
In conclusione, la scelta tra crittografia simmetrica e asimmetrica dipende dai requisiti specifici di ogni scenario. La crittografia simmetrica è molto efficiente ed efficace quando si tratta di criptare grandi quantità di dati. La crittografia asimmetrica, invece, consente l’autenticazione e la verifica dell’identità. L’approccio di crittografia ibrida combina il meglio di entrambi i mondi, offrendo una soluzione robusta ampiamente utilizzata nei certificati SSL e in altre applicazioni che richiedono una trasmissione sicura dei dati.
Leggi anche:
- Che cos’è un certificato SSL e perché dovreste installarlo
- Che cosa sono HTTP e HTTPS e come influiscono sul vostro sito web?
- Come ottenere un certificato SSL gratuito
Domande e risposte sulla crittografia
La crittografia è il processo di conversione dei dati in un codice segreto per impedire l’accesso non autorizzato.
I due principali tipi di crittografia sono simmetrica e asimmetrica.
L’algoritmo di crittografia migliore dipende dalle specifiche esigenze di sicurezza e di prestazioni. Tuttavia, AES è considerato uno degli algoritmi di crittografia simmetrica più sicuri ed efficienti.
La crittografia protegge i dati convertendo il testo in chiaro in testo cifrato che può essere decifrato solo con la chiave appropriata.
Sebbene la crittografia offra un elevato livello di sicurezza, non è infallibile. Per ridurre i rischi potenziali, è necessario utilizzare algoritmi di crittografia forti e implementare pratiche di gestione delle chiavi adeguate.
