Crittografia RSA, cosa ci racconta l’algoritmo di criptazione

Ogni volta che mandi un messaggio su WhatsApp, fai il login su un sito sicuro (HTTPS) o effettui un pagamento online, senza accorgertene stai usando un algoritmo di crittografia. Ma sai davvero di cosa si tratta?

In questa guida vediamo cos’è la crittografia, come funziona, quali sono i tipi di crittografia più diffusi e perché sono diventati il fondamento della sicurezza informatica moderna.

1. Cos’è la crittografia e a cosa serve
2. Perché la crittografia è così importante
3. I tipi di crittografia: le tre famiglie
4. Crittografia simmetrica
5. Crittografia asimmetrica
6. Funzioni hash
7. La crittografia end-to-end
8. Conclusioni

Cos’è la crittografia e a cosa serve

Si parla di crittografia ogni volta che un contenuto viene modificato in modo da risultare accessibile solo a chi possiede i requisiti per leggerlo. È la tecnologia che permette di memorizzare informazioni sensibili e di trasmetterle anche attraverso reti non sicure, facendo in modo che restino comprensibili solo al destinatario.

Normalmente la crittografia si affida a un algoritmo e a una chiave crittografica: l’algoritmo prende il messaggio originale e lo converte in testo cifrato. Quel messaggio può tornare leggibile solo per chi possiede la chiave di decifratura corretta, capace di eseguire l’operazione inversa e riportare il contenuto in chiaro.

Un esempio storico e intuitivo è il cifrario di Cesare. Prendiamo la parola “APE”: sostituendo ogni lettera con quella successiva nell’alfabeto (A→B, P→Q, E→F) otteniamo il messaggio cifrato “BQF”. La chiave di decifratura, in questo caso, è semplicemente l’operazione contraria: sostituire a ogni lettera quella che la precede. È un metodo elementare e oggi facilissimo da violare; proprio per questo, nel tempo, si sono sviluppati sistemi di cifratura sempre più sofisticati, in cui la chiave cambia secondo regole complesse concordate tra mittente e destinatario.

Perché la crittografia è così importante

Nei secoli, l’incessante lotta tra crittografi e crittoanalisti — chi studia il modo di decifrare i messaggi protetti — ha reso necessari sistemi di cifratura via via più avanzati. Ogni algoritmo, del resto, è inviolabile solo finché qualcuno non trova il modo di decifrarlo: la maggior parte degli algoritmi usati oggi in informatica ha però un livello di sicurezza tale che, per violarli, servirebbe una potenza di calcolo enorme.

L’utilità principale della crittografia è la capacità di tutelare i dati sensibili e la privacy. Oltre a proteggere le informazioni da furti e violazioni, la crittografia è anche uno strumento per dimostrare che le informazioni sono autentiche e provengono da fonti certe: molti la utilizzano proprio per verificare l’origine di un messaggio e confermare che non è stato alterato durante la trasmissione.

I tipi di crittografia: le tre famiglie

Sebbene le applicazioni siano moltissime, le tecniche crittografiche si riconducono a tre famiglie fondamentali: la crittografia simmetrica, la crittografia asimmetrica e le funzioni hash. Le prime due servono a cifrare e decifrare i dati; la terza ha uno scopo diverso, legato all’integrità e all’autenticazione. Questo schema le riassume a colpo d’occhio.

Crittografia simmetrica

Nella crittografia simmetrica la chiave di cifratura e quella di decifratura coincidono: si usa cioè un’unica chiave segreta per entrambe le operazioni. È un metodo tecnicamente semplice e molto veloce, che però porta con sé il problema della trasmissione della chiave.

Dato che la chiave è unica, mittente e destinatario devono concordarla prima di scambiarsi messaggi e riuscire a mantenerla segreta: chiunque la conosca, infatti, può accedere al contenuto. Questa caratteristica rende la crittografia simmetrica meno adatta allo scambio di dati su Internet fra soggetti che non si sono mai incontrati, ma estremamente efficiente per cifrare grandi volumi, come il contenuto di un database o di un disco. Gli algoritmi più noti di questa famiglia sono AES, DES e 3DES.

Crittografia asimmetrica

La crittografia asimmetrica utilizza invece due chiavi diverse: una pubblica e una privata. La chiave pubblica serve a cifrare il messaggio e può essere condivisa con chiunque; la chiave privata, nota solo al proprietario, serve a decifrarlo e resta segreta.

Questa tecnica viene usata per l’invio di e-mail e allegati, per la connessione a server remoti e per l’accesso ai siti protetti con protocollo HTTPS, perché risolve alla radice il problema della distribuzione delle chiavi. Il prezzo da pagare è la velocità: essendo matematicamente più complessa, è più lenta della simmetrica e per questo viene impiegata su piccole quantità di dati. L’algoritmo di riferimento di questa famiglia è RSA.

Funzioni hash

La terza famiglia è quella delle funzioni hash, che funzionano in modo profondamente diverso dalle precedenti. Una funzione hash non serve a nascondere e poi svelare un messaggio, ma a trasformare un dato di qualsiasi dimensione in un’impronta di lunghezza fissa (il cosiddetto digest).

Ha due caratteristiche chiave: è a senso unico — dall’impronta non è possibile risalire al dato originale — e allo stesso input corrisponde sempre lo stesso output, mentre basta cambiare un solo carattere per ottenere un’impronta completamente diversa. Per questo le funzioni hash sono lo strumento con cui si proteggono le password nei database e si verifica l’integrità di file e messaggi. Algoritmi tipici sono SHA-256 e SHA-3.

La crittografia end-to-end

Un termine che si incontra spesso, soprattutto parlando di messaggistica, è crittografia end-to-end. È importante chiarire che non si tratta di una quarta famiglia, ma di un modello applicativo che combina le tecniche viste sopra per proteggere le comunicazioni da un capo all’altro.

Con la crittografia end-to-end i contenuti restano inaccessibili a chiunque durante il transito tra il dispositivo del mittente e quello del destinatario: nemmeno il fornitore del servizio può leggerli. È il modello adottato da WhatsApp, Telegram e Signal, e rende inefficaci gli attacchi man-in-the-middle. Lo stesso principio di combinazione è alla base di HTTPS: la crittografia asimmetrica scambia in sicurezza una chiave, quella simmetrica cifra rapidamente i dati, e le funzioni hash ne garantiscono l’integrità.

Conclusioni

La crittografia è oggi uno dei pilastri della sicurezza informatica e della trasmissione sicura delle informazioni in rete. Nessun metodo è sicuro al 100% — la storia insegna che prima o poi qualche algoritmo viene violato — ma gli algoritmi moderni offrono un livello di protezione più che sufficiente per difendere in modo efficace i nostri dati e le nostre comunicazioni.

Per un’azienda, però, conoscere i principi della crittografia è solo il punto di partenza: il vero valore sta nell’applicarli correttamente all’interno di una strategia di sicurezza complessiva, dalla protezione dei dati alla gestione degli accessi.