Bảo vệ quyền riêng tư trong thế giới số: hiểu biết về mã hóa end-to-end

Tại sao tin nhắn của bạn có sẵn cho tất cả mọi người?

Khi bạn gửi tin nhắn qua ứng dụng di động, có thể tạo ra ấn tượng về sự riêng tư hoàn toàn trong giao tiếp. Thực tế, tin nhắn của bạn đi qua nhiều máy chủ trung gian trước khi đến được người nhận. Máy chủ thấy người nhận, nội dung, thời gian gửi - toàn bộ thông tin. Ngay cả khi công ty không công bố các cuộc trò chuyện của bạn, cơ sở dữ liệu với hàng triệu tin nhắn vẫn là mục tiêu hấp dẫn cho các hacker.

Các vụ rò rỉ dữ liệu quy mô lớn xảy ra thường xuyên. Nếu không có bảo vệ thích hợp, thông tin cá nhân của bạn có thể rơi vào tay kẻ xấu với tất cả những hậu quả liên quan. Đó là lý do tại sao công nghệ mã hóa đầu cuối ngày càng trở nên quan trọng.

Mã hóa đầu cuối là gì: cơ bản

Mã hóa đầu cuối (E2EE) là một phương pháp bảo vệ mật mã, trong đó chỉ có người gửi và người nhận mới có quyền truy cập vào nội dung tin nhắn. Không ai khác, bao gồm cả máy chủ trung gian, có thể đọc dữ liệu. Lịch sử của công nghệ này có nguồn gốc từ những năm 90, khi nhà mật mã Phil Zimmermann phát triển chương trình Pretty Good Privacy (PGP), trở thành nguyên mẫu cho các hệ thống bảo vệ hiện đại.

Khái niệm này đơn giản để mô tả, nhưng khó khăn trong việc thực hiện. Thông tin phải được mã hóa trên thiết bị của người gửi và được giải mã chỉ trên thiết bị của người nhận. Trong tất cả các giai đoạn khác của quá trình truyền tải – trong mạng, trên các máy chủ – dữ liệu là một tập hợp các ký tự không rõ ràng.

Cách thức truyền tải tin nhắn không mã hóa

Một sơ đồ điển hình hoạt động như sau: bạn cài đặt ứng dụng, tạo tài khoản và sẵn sàng để giao tiếp. Bạn nhập văn bản, chỉ định liên hệ, gửi tin nhắn. Nó được gửi đến máy chủ trung tâm của ứng dụng, nơi xác định người nhận và chuyển tiếp dữ liệu cho họ.

Đây là mô hình “khách hàng-máy chủ”. Điện thoại của bạn (khách) thực hiện các chức năng cơ bản, công việc chính diễn ra trên máy chủ từ xa. Máy chủ trở thành trung gian giữa bạn và liên hệ.

Giữa thiết bị của bạn và máy chủ có thể sử dụng mã hóa ( chẳng hạn như giao thức TLS ), và giữa máy chủ và người nhận – cũng vậy. Nhưng trên chính máy chủ, tin nhắn được lưu trữ ở dạng rõ. Nó được bảo vệ khỏi việc bị chặn trong quá trình truyền tải, nhưng dễ bị tổn thương tại nơi lưu trữ.

Biện pháp bảo vệ này chỉ ngăn chặn các cuộc tấn công kiểu “người ở giữa” trong quá trình truyền tải. Nhưng máy chủ, khi có quyền truy cập vào thông tin đã được giải mã, trở thành nguồn rủi ro khi bị hack hoặc rò rỉ dữ liệu.

Cơ chế hoạt động: từ trao đổi khóa đến bảo mật

Mã hóa end-to-end bắt đầu bằng việc trao đổi các khóa mật mã giữa các bên tham gia. Một trong những phương pháp đáng tin cậy nhất là giao thức Diffie-Hellman, được phát triển bởi các nhà mật mã Whitfield Diffie, Martin Hellman và Ralph Merkle.

Tính cách mạng của phương pháp này là các bên có thể tạo ra một khóa bí mật chung ngay cả trong môi trường mở, có khả năng bị nghe lén – mà không cần trao đổi khóa vật lý. Điều này đặc biệt có giá trị trong kỷ nguyên Internet, khi mọi người giao tiếp thông qua các kênh không thể kiểm soát.

Nguyên tắc hoạt động: tương tự như màu sắc

Hãy tưởng tượng hai người trong những phòng khác nhau của khách sạn, đang được theo dõi. Alice và Bob muốn có cùng một màu sơn, chỉ được biết đến bởi họ.

Đầu tiên, họ thống nhất về màu công khai - ví dụ như màu vàng. Mỗi người cầm một hộp sơn màu vàng. Sau đó, trong phòng của mình, họ thêm màu bí mật: Alice thêm màu xanh, Bob thêm màu đỏ. Không ai biết về những màu bí mật này.

Họ ra ngoài với các hỗn hợp đã nhận được (xanh-vàng và đỏ-vàng) và trao đổi chúng ngay trong hành lang. Các quan sát viên thấy sự trao đổi, nhưng không thể xác định chính xác các sắc thái của các màu đã thêm vào.

Sau đó, mỗi người quay lại phòng với hỗn hợp của người khác và lại thêm màu bí mật của mình:

• Alice trộn màu xanh của mình với hỗn hợp đỏ-vàng của Bob → đỏ-vàng-xanh
• Bố trộn lẫn màu đỏ của mình với hỗn hợp xanh-vàng của Alice → xanh-vàng-đỏ

Cả hai tổ hợp đều cho ra màu sắc cuối cùng giống nhau. Alice và Bob đã nhận được một bí mật độc đáo, vẫn không được biết đến bởi những người quan sát.

Trên thực tế, thay vì màu sắc, các hàm toán học và các khóa mật mã công khai/riêng tư được sử dụng. Độ phức tạp của các phép toán khiến cho việc thử nghiệm “màu sắc bí mật” gần như là không thể ngay cả đối với những máy tính mạnh mẽ.

Trao đổi tin nhắn bảo mật

Sau khi thiết lập kênh an toàn, tất cả các tin nhắn được mã hóa và giải mã cục bộ – chỉ trên các thiết bị của bạn. Các ứng dụng sử dụng công nghệ như (WhatsApp, Signal và các ứng dụng khác), đảm bảo rằng nội dung được bảo vệ từ đầu đến cuối.

Bất kỳ kẻ đánh chặn nào – hacker, nhân viên liên lạc, thậm chí là đại diện cơ quan thực thi pháp luật – sẽ nhận được một tập hợp các byte vô nghĩa. Mà không có khóa tương ứng, việc giải mã thông tin là không thể.

Lợi ích của mã hóa đầu cuối

Với việc triển khai đúng cách, E2EE cung cấp sự gia tăng đáng kể về quyền riêng tư. Giống như định tuyến onion (Tor), đây là công nghệ được các nhà hoạt động bảo vệ quyền riêng tư trên toàn thế giới ủng hộ.

Sự sẵn có cho tất cả mọi người. Mã hóa đầu cuối dễ dàng được tích hợp vào các ứng dụng quen thuộc. Bạn không cần kiến thức đặc biệt - chỉ cần có một chiếc smartphone.

Bảo vệ khỏi hack. Ngay cả khi công ty bị hack, nội dung của các tin nhắn được bảo vệ sẽ vẫn không thể truy cập. Hacker chỉ có thể nhận được metadata (thời gian gửi, người nhận), nhưng không phải bản chất của cuộc trò chuyện.

Giảm rủi ro. Rò rỉ dữ liệu về tài liệu nhận dạng cá nhân hoặc các cuộc đàm phán bí mật có thể có hậu quả thảm khốc. Mã hóa đầu cuối gần như loại trừ được rủi ro này.

Hạn chế và lỗ hổng

Công nghệ này có những hạn chế quan trọng mà cần phải hiểu.

Thiết bị như một mắt xích yếu. Tin nhắn được mã hóa khi truyền tải, nhưng có thể truy cập tại các điểm cuối – máy tính xách tay hoặc điện thoại thông minh của bạn. Nếu thiết bị bị đánh cắp hoặc bị xâm nhập, bảo vệ trở nên vô nghĩa. Phần mềm độc hại có thể chiếm đoạt thông tin trước khi gửi và sau khi nhận.

Tấn công ở giai đoạn đầu. Khi trao đổi khóa lần đầu tiên, bạn không thể hoàn toàn chắc chắn về tính xác thực của bên kia. Kẻ xấu có thể giả mạo liên lạc của bạn, chặn khóa và truy cập vào toàn bộ thư tín. Nhiều ứng dụng sử dụng mã bảo mật – chuỗi số hoặc mã QR, có thể chia sẻ qua một kênh bảo mật riêng để xác minh.

Áp lực chính trị. Một số cơ quan nhà nước và chính trị gia cho rằng E2EE gây khó khăn cho hoạt động thực thi pháp luật, và họ vận động tạo ra “cửa sau” để truy cập vào các thông tin liên lạc. Điều này trái ngược với bản chất của công nghệ và gặp phải sự phản đối từ cộng đồng mã hóa.

Mã hóa end-to-end trong thời đại hiện đại

Số lượng công cụ phân phối miễn phí để triển khai E2EE đang tăng lên. Apple iMessage và Google Duo đã được tích hợp trên iOS và Android. Ngày càng có nhiều ứng dụng tập trung vào quyền riêng tư.

Cần lưu ý: mã hóa end-to-end không phải là giải pháp toàn diện chống lại mọi cuộc tấn công mạng. Tuy nhiên, khi được sử dụng một cách hợp lý, nó giảm thiểu đáng kể các rủi ro. Cùng với VPN, Tor và các công cụ bảo mật khác, mã hóa end-to-end trở thành một phần quan trọng trong kho vũ khí an ninh kỹ thuật số.

Nếu bạn nghiêm túc về quyền riêng tư, bạn nên tích cực áp dụng E2EE trong các ứng dụng nhắn tin và nếu có thể, sử dụng các kênh giao tiếp bảo mật khác.