Кит Мартин: Криптография

Keith Martin

Cryprography: The Key to Digital Security, How It Works, and Why It Matters

© 2020 by Keith Martin

© Райтман М. А., перевод на русский язык, 2022

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2023

* * *

Посвящается Фреду: криптографу, визионеру, наставнику

Введение

Ею пользовался Юлий Цезарь. Ее пыталась применять Мария Стюарт, но не справилась и лишилась головы. Наполеон ею злоупотреблял, и это стоило ему империи. На нее полагались все стороны Второй мировой, и многие считают, что именно превосходство союзников в ее применении позволило войну наконец закончить. На протяжении всей холодной войны без нее не могли обойтись шпионы и разведчики, более того, и сейчас не могут. Но кое-кто использует ее намного чаще и для неизмеримо более широкого круга задач. Кое-кто полагается на нее при решении значительной, если не большей части своих повседневных задач. Этот человек – вы. А этот незаменимый инструмент – криптография.

Именно криптография обеспечивает безопасность множества обычных дел, которые лишь на первый взгляд не нуждаются в защите. Вы обращаетесь к ней, когда звоните по мобильному, снимаете наличные в банкомате, подключаетесь к сети Wi-Fi, входите в систему компьютера, ищете информацию в Google и смотрите фильмы в Netflix. Криптография помогает защитить более миллиарда устройств Apple^[1], более 7 миллиардов банковских карт^[2] и 55 миллиардов ежедневных сообщений WhatsApp^[3]. Цифровая валюта Bitcoin и сопутствующий блокчейн тоже опираются на криптографию.

Собственно говоря, криптография ответственна за защиту более трех четвертей всех глобальных соединений в Интернете^[4]. Известно ли вам, что при подключении к безопасному веб-сайту ваш браузер использует криптографические инструменты, без которых не произошла бы компьютерная революция, создавшая Интернет в его нынешнем виде? Знали ли вы, что каждый раз, когда вы открываете дверь автомобиля, ваш ключ делает то, на что не способен ни один злоумышленник с доступом к самому мощному суперкомпьютеру в мире? Можете ли вы представить, что сообщения с вашего телефона зашифрованы так хорошо, что это может всерьез обеспокоить некоторые разведслужбы?

В сущности, криптография – это одно из практических применений математики. Но сложно назвать хотя бы еще одну область, где математика применялась бы в таких масштабах и была бы настолько важной. Ей редко уделяют внимание в популярных фильмах, но с криптографией все иначе: вспомните Энигму, 007: Координаты «Скайфолл» и Тихушников^[5]; или сериалы C.S.I.: Киберпространство и Призраки^[6]; или такие бестселлеры как Цифровая крепость Дэна Брауна^[7].

К тому же математика обычно не решает исход войн и не нервирует мировых лидеров.

Криптография предоставляет набор инструментов для защиты информации. Их можно применять к информации, представленной физическим образом, такой как слова, написанные на бумаге, но ее огромная роль в современной жизни объясняется в основном нашей растущей зависимостью от цифровых данных. Криптография позволяет держать конфиденциальную информацию действительно в тайне. С ее помощью можно обнаружить случайное или умышленное изменение информации. Она дает возможность определить, с кем мы общаемся. На самом деле это практически единственное доступное средство для обеспечения цифровой безопасности.

Криптография подобна антибиотикам: их тоже можно принимать всю жизнь, ничего в них не понимая. Однако существуют целых две причины разобраться в том, как они работают. Во-первых, это поможет понять, как устроено человеческое здоровье, и когда антибиотики принимать стоит, а когда нет: такое знание будет полезно как вам самим, так и окружающим. Во-вторых, потребление антибиотиков каждым отдельным индивидом складывается в важные последствия для общества в целом: чрезмерное использование и появление супербактерий.

Точно так же можно всю жизнь применять криптографию, даже не подозревая о ее существовании. Однако я убежден, что даже немного знаний в этой области могут принести огромную пользу. Прежде всего мне хотелось бы открыть вам глаза на ту огромную роль, которую криптография играет в поддержке вашего образа жизни. Мне кажется, что понимание того, зачем нужна криптография и как она работает, позволит вам увереннее ориентироваться в вопросах цифровой безопасности. Кроме того, применение криптографии затрагивает и более широкие социальные вопросы баланса личной свободы и контроля за информацией, и их я тоже собираюсь исследовать в этой книге.

Киберпространство

Я не стану предпринимать никаких серьезных попыток дать определение киберпространству^[8]. В контексте нашей книги киберпространство – это все, что вы таковым считаете. Иными словами, все множество «электронных вещей^[9]».

Киберпространство состоит из компьютеров, взаимодействующих через сеть, иначе говоря – из устройств, которые можно с уверенностью назвать вычислительными. Это не только стационарные ПК, моноблоки и ноутбуки, но и такие гаджеты, как мобильные телефоны, игровые приставки, и даже голосовые помощники. Эти последние принято считать устройствами с доступом к Интернету, но компьютерами их признают редко. Помимо них киберпространство состоит из миллионов устройств, с которыми мы взаимодействуем напрямую (включая платежные терминалы, банкоматы и системы паспортного контроля), и других, скрытых от нас, например компьютерных систем бизнеса, обороны и промышленного управления.

Наверное, самым важным и до некоторой степени тревожным можно назвать тот факт, что многие устройства, которые даже не принято считать цифровыми, не говоря уже об отнесении их к компьютерам, стремительно расширяют свое присутствие в киберпространстве: автомобили, бытовая техника, «умные дома». Сети, объединяющие их, могут быть проводными и беспроводными, коротковолнового и длинноволнового диапазона, полностью открытыми или выделенными для определенных задач, таких как телекоммуникации. Самой важной из этих сетей, безусловно, является Интернет.

Конечно, между киберпространством и реальным миром нет четкой границы, их элементы взаимодействуют все активнее с каждым днем. Все сложнее найти человека, который не пользуется Интернетом^[10], компанию, которая не представлена онлайн, или технологии, никак не связанные с киберпространством. И при этом большая часть происходящего в киберпространстве – результат нажатия кнопок на физических устройствах, запускающих программы на компьютерах, которые можно пощупать.

Ваша безопасность в киберпространстве

Задумайтесь на секунду, насколько сильно вы зависите от киберпространства. Вспомните, как вы общаетесь с друзьями, где читаете и смотрите новости и как выбираете, где провести следующий отпуск. Как ведете финансы и делаете покупки. Не забывайте о музыке, фильмах, фотоальбомах. Я уже упоминал об автомобиле? Он открывает двери по нажатию кнопки, всегда знает, где находится, отчитывается производителю о неполадках и понемногу учится ездить самостоятельно. И это лишь верхушка айсберга. Каждый день вы полагаетесь на множество незаметных вещей, которые просто работают. Самолеты летают, электричество питает устройства, сигнал светофора меняет цвет. В наши дни киберпространство повсюду.

Вместе с киберпространством в нашу жизнь потихоньку проникают и киберпреступники. Сеть – это чудесное место для совершения преступлений. Не ограниченные расстоянием, злоумышленники в любой точке мира находят возможность совершить налет на ваш дом. Это идеальное место для того, чтобы пускать пыль в глаза: подросток, сидя в своей комнате, может притвориться представителем вашего банка или сымитировать веб-сайт торгового центра. В новостях постоянно мелькает что-то о нарушении безопасности посредством компьютеров – и это лишь то, что на слуху.

Точные цифры установить крайне сложно, но, если верить компании кибербезопасности Norton, в 2017 году в мире было 978 миллионов жертв киберпреступлений (и в общей сложности 172 миллиарда долларов ущерба^[11]). Компания профессиональных услуг PwC утверждает, что в 2016 и 2017 годах^[12] 31 % случаев корпоративного мошенничества приходился на киберпреступления. А исследования Cybersecurity Ventures говорят о 6 триллионах долларов, в которые киберпреступность обошлась глобальной экономике в 2021 году^[13]. Киберпространство по большей части не попадает в наше поле зрения, и мы, как правило, о нем просто не думаем. Это могут подтвердить иранские ученые на заводе по обогащению урана в Нетензе, чьи центрифуги в 2010 году^[14] начали загадочным образом ломаться, или руководители Sony Pictures, невольно ставшие в 2014 году звездами собственного фильма ужасов, когда их корпоративная переписка, доходы и еще не вышедшее кино оказались достоянием всей сети^[15].

Мы существа из плоти и крови, эволюционировавшие в реальном мире, и мы неплохо ориентируемся в физических средствах безопасности вроде дверей с замками, паспортного контроля, подписанных и заверенных документов и т. п. Но нам с очевидностью не хватает той же степени понимания кибербезопасности. Этому, конечно, способствует виртуальная природа киберпространства, но я подозреваю, что основная причина – отсутствие хотя бы элементарного понимания, что такое эта самая безопасность в киберпространстве. Мы оставляем открытыми настежь парадные двери, передаем незнакомцам реквизиты банковских счетов и высекаем интимные записки на цифровой скрижали, с которой их уже не стереть. Я покажу вам, как криптография пытается решить саму суть этой проблемы и дает возможность принимать взвешенные решения о том, как защитить себя и свои данные.

Понимание основ криптографии поможет вам оценить важность технологий безопасности, которыми вы пользуетесь ежедневно. Пароли применяются повсюду, но и недостатков у них множество. Кстати, знаете ли вы, что ваш онлайн-банкинг, скорее всего, защищен «идеальным» криптографическим паролем? Криптография в конечном счете полагается на секретные элементы, известные как ключи. Я попытаюсь повысить вашу осведомленность о важности этих ключей для вашей цифровой безопасности, и советую вам относиться к ним так же бережно, как и к физическим ключам, а в идеале еще бережней, так как зачастую в киберпространстве ваш ключ – единственное, что отличает вас от остальных 4,5 миллиарда пользователей Интернета. Не правда ли, крайне важно иметь о них какое-то представление и знать, где они хранятся?

Информированность о криптографии также поможет вам адекватно реагировать на проблемы кибербезопасности, с которыми вы сталкиваетесь. Каковы потенциальные последствия подключения к незащищенной сети Wi-Fi? Так уж ли важны разные пароли для разных учетных записей? Стоит ли продолжать работу с веб-сайтом, у которого нет действительного сертификата? И что насчет всех этих новых историй о кибербезопасности? В 2017 году широко распространилась новость о том, что сети Wi-Fi, использовавшие определенный протокол шифрования, оказались небезопасными^[16], и что криптографическое оборудование от Infineon было легко взломать^[17]. 2018 год начался с новости о дефектных чипах многих устройств Apple^[18]. Пора ли паниковать? Принимать ли меры самостоятельно, или об этом позаботится кто-то другой? Следует ли быть в восторге от блокчейна? Или, может, пора волноваться о квантовых компьютерах?