Čo je end-to-end šifrovanie? Ako chráni vaše fotografie

Šifrovanie typu end-to-end chráni čitateľný obsah fotografií a kľúče obsahu v otvorenej podobe mimo dosahu poskytovateľa úložiska.

End-to-end šifrovanie (E2EE) je bezpečnostný model, pri ktorom sa otvorený text šifruje na jednom autorizovanom koncovom bode a dešifruje na inom. Poskytovateľ úložiska alebo prenosu nemá kľúč obsahu v otvorenej podobe. Táto hranica chráni obsah pred priamym čítaním na strane servera, ale neskryje každú položku metadát ani nechráni napadnutý koncový bod, prístupové údaje na obnovenie, príjemcu zdieľania ani škodlivú aktualizáciu klienta.

Pri ukladaní fotografií šifrovanie typu end-to-end znamená, že váš telefón zašifruje obsah fotografie pred odovzdaním a cloud ukladá šifrovaný text namiesto čitateľných obrázkov. Dešifrovanie vyžaduje kľúč dostupný prostredníctvom autorizovaného zariadenia alebo cesty obnovy. Veľkosť súboru, načasovanie, údaje účtu, vzťahy zdieľania a ďalšie metadáta môžu zostať viditeľné. Táto príručka vysvetľuje hranice a porovnáva bežné modely služieb.

Ako end-to-end šifrovanie funguje

Základný mechanizmus zahŕňa tri fázy: generovanie kľúča, šifrovanie a dešifrovanie.

Generovanie kľúča

Zariadenie používateľa vygeneruje kryptografický kľúč. Pri symetrickom šifrovaní (ako AES-256) ten istý kľúč šifruje aj dešifruje. Pri asymetrickom šifrovaní (ako RSA) verejný kľúč šifruje a súkromný kľúč dešifruje. Mnohé E2EE systémy kombinujú oboje: asymetrické šifrovanie vymení symetrický kľúč relácie, ktorý potom zaistí hromadné šifrovanie.

Aplikácie na trezory fotografií používajú niekoľko návrhov správy kľúčov. Niektoré odvodzujú kľúč súboru priamo z hesla; silnejšie vrstvené návrhy môžu kľúčom na odomknutie odvodeným z prístupového údaja zabaliť náhodného kľúča súboru. Vaultaire používa PBKDF2-HMAC-SHA512 na odvodenie 256-bitového kľúča trezora zo vzoru na mriežke 5×5 a soli pre celé zariadenie. Tento kľúč trezora overí šifrovaný index a rozbalí samostatný náhodný hlavný kľúč používaný na šifrovanie súborov.

Šifrovanie

Otvorený text (vaše fotografie) je pomocou šifrovacieho kľúča a algoritmu transformovaný na šifrový text. AES-256-GCM je najpoužívanejšia symetrická šifra na tento účel. GCM (Galois/Counter Mode) poskytuje overené šifrovanie, dáta šifruje aj vytvára autentifikačný tag, ktorý deteguje akékoľvek narušenie. Každý súbor dostane jedinečný inicializačný vektor (IV), takže identické súbory produkujú rôzny šifrový text.

Dešifrovanie

Zariadenie príjemcu použije ten istý kľúč (symetrický) alebo zodpovedajúci súkromný kľúč (asymetrický) na obrátenie transformácie. Bez správneho kľúča je šifrový text na nerozoznanie od náhodných dát. Neexistuje žiadna matematická skratka. AES-256 má 2^256 možných kľúčov, viac ako odhadovaný počet atómov v pozorovateľnom vesmíre.

End-to-end šifrovanie vs. iné modely šifrovania

Nie každé šifrovanie je end-to-end. Rozdiely určujú, kto môže pristupovať k vašim dátam.

Šifrovanie pri prenose (TLS/SSL)

Dáta sú šifrované medzi vaším zariadením a serverom. Server ich po prijatí dešifruje. Chráni to pred odpočúvaním pri prenose, ale dáta sú po prijatí serverom čitateľné. Každá veľká cloudová služba šifrovanie pri prenose používa. Ide o základný štandard, nie o výnimku.

Šifrovanie v pokojovom stave (serverové)

Server šifruje uložené dáta pomocou kľúčov, ktoré spravuje sám. Chráni to pred fyzickou krádežou serverového hardvéru, ale nie pred samotným poskytovateľom služby, jeho zamestnancami alebo právnymi požiadavkami. iCloud, Google Drive a Dropbox všetky používajú serverové šifrovanie v pokojovom stave. Kľúče drží poskytovateľ.

End-to-end šifrovanie

Údaje sú zašifrované na autorizovanom koncovom bode predtým, ako ich poskytovateľ úložiska prijme. Dobrý návrh drží kľúč obsahu v otvorenej podobe mimo bežnej správy poskytovateľa na strane servera, takže kompromitácia samotného úložiska alebo právna požiadavka na uložený obsah prináša skôr šifrovaný text ako čitateľné fotografie. Poskytovateľ môže stále vydať šifrovaný text a metadáta, distribuovať klientsky softvér alebo prevádzkovať systémy obnovy a zdieľania, ktoré musia byť zahrnuté v modeli hrozby.

Ako cloudové služby pre ukladanie fotografií zaobchádzajú so šifrovaním

Model šifrovania sa u cloudových služieb pre ukladanie fotografií výrazne líši. Niektoré inzerujú „šifrovanie" bez špecifikácie modelu, čo môže používateľov uviesť do omylu ohľadom toho, či sú ich fotografie E2EE.

iCloud Fotky

Apple používa šifrovanie pri prenose aj v pokojovom stave. Apple štandardne drží šifrovacie kľúče. Na základe platnej právnej žiadosti môže Apple poskytnúť dáta z iCloudu. Výnimka: Rozšírená ochrana údajov (ADP) od Apple, dostupná od decembra 2022, pridáva end-to-end šifrovanie do iCloud Fotiek. ADP musí byť výslovne povolená v Nastaveniach. Pri zapnutí Apple nemôže pristupovať k dátam iCloud Fotiek. Väčšina používateľov ADP nezapla.

Google Fotky

Google používa šifrovanie pri prenose aj v pokojovom stave so serverovými kľúčmi. Google drží šifrovacie kľúče pre všetky dáta Google Fotiek, vrátane obsahu Uzamknutého priečinka. Google môže vyhovieť právnym žiadostiam o dáta. Google nenúka možnosť end-to-end šifrovania pre Google Fotky.

Dropbox

Šifrovanie pri prenose (TLS 1.2+) aj v pokojovom stave (AES-256 s kľúčmi spravovanými Dropboxom). Dropbox drží kľúče a môže pristupovať k vašim súborom. Dropbox bol predmetom úniku dát (2012, 68 miliónov účtov). Dropbox Vault (platená funkcia) pridáva ochranu PIN, ale nie end-to-end šifrovanie.

OneDrive

Microsoft používa šifrovanie pri prenose aj v pokojovom stave s kľúčmi spravovanými Microsoftom. Microsoft drží kľúče. OneDrive Personal Vault pridáva overenie identity (2FA), ale nie end-to-end šifrovanie, Microsoft môže stále pristupovať k dátam. Pre firemných zákazníkov sú k dispozícii kľúče spravované zákazníkom.

Vaultaire

Šifrovanie na strane klienta s vylúčením kľúčov v držbe poskytovateľa. Vaultaire šifruje fotografie a metadáta na zariadení pomocou AES-256-GCM pred akýmkoľvek odovzdaním do cloudu. Náhodný hlavný kľúč šifruje údaje trezora. Kľúč lokálneho trezora odvodený zo vzoru používateľa a soli zariadenia obalí tento hlavný kľúč, zatiaľ čo samostatný záložný kľúč odvodený zo vzoru chráni záložné záznamy v súkromnej databáze CloudKit. Vaultaire neprevádzkuje obsahový server ani neprijíma tieto kľúče, takže nemôže premeniť záznam CloudKit na otvorený text. Aplikácia, iOS a odomknuté zariadenie zostávajú v hranici dôvery a právna žiadosť môže stále získať metadáta účtu alebo služby, ktoré vlastní príslušný poskytovateľ.

Prečo záleží na end-to-end šifrovaní pre fotografie

Fotografie sú obzvlášť citlivé dáta. Obsahujú tváre, polohy (GPS metadáta), časové pečiatky a vizuálne záznamy súkromných momentov. Únik fotogalérie odhaľuje viac osobných informácií ako takmer akýkoľvek iný typ dát.

Úniky dát

Keď poskytovateľ služieb ukladá fotografie pomocou kľúčov na strane servera, kompromitácia úložiska aj cesty správy kľúčov môže odhaliť čitateľný obsah. Pri dobrom E2EE prinesie kompromitácia samotného úložiska len šifrovaný text a metadáta, ktoré služba uchováva. Kompromitácia koncového bodu, ukradnuté prístupové údaje na obnovenie, škodlivý klientsky softvér a chyby v službách pre kľúče zostávajú samostatnými cestami k otvorenému textu.

Právny prístup a prístup vlády

Poskytovatelia služieb môžu byť požiadaní, aby poskytli záznamy, ktoré vlastnia. S E2EE to môže zahŕňať šifrovaný text, informácie o účte, prístupové denníky, veľkosti záznamov, načasovanie a metadáta zdieľania namiesto čitateľného obsahu fotografií. Či sa požiadavka môže týkať zariadenia, spôsob obnovenia, príjemcu alebo budúce správanie klienta je iná právna a technická otázka.

Interný prístup

Zamestnanci alebo útočníci s prístupom ku kľúčom úložiska spravovaným poskytovateľom môžu získať prístup k zašifrovanému obsahu na strane servera. E2EE odstraňuje túto priamu cestu cez kľúče úložiska, keď poskytovateľovi chýbajú kľúče obsahu v otvorenej podobe. Neznemožňuje zneužitie dôverných informácií kategoricky, pretože poskytovatelia môžu kontrolovať distribúciu klientov, stav účtu, metadáta, zdieľanie alebo súčasti obnovy.

Ochrana metadát

Niektoré implementácie E2EE šifrujú iba obsah súboru, pričom metadáta, ako sú názvy súborov a dátumy, zostávajú nechránené. Vaultaire chráni hlavičky súborov, typy MIME, indexy, miniatúry a ďalšie metadáta trezora overeným šifrovaním AES-256-GCM. Uložené dĺžky šifrovaného textu a počet zašifrovaných súborov úložiska môžu stále odhaliť informácie o štruktúre niekomu s prístupom ku kontajneru aplikácie, napríklad odhad, koľko trezorov obsahuje súbory.

Časté mylné predstavy o E2EE

„Moje cloudové úložisko je šifrované, takže moje fotografie sú v bezpečí." Serverové šifrovanie chráni pred externými únikmi serverového hardvéru. Nechráni pred samotným poskytovateľom, právnymi požiadavkami ani hrozbami zvnútra. Kľúče drží poskytovateľ.

„HTTPS znamená, že moje fotografie sú end-to-end šifrované." HTTPS (TLS) šifruje dáta pri prenose medzi vaším zariadením a serverom. Akonáhle dáta dorazía na server, sú dešifrované. HTTPS je šifrovanie prenosového kanála, nie šifrovanie dát.

„End-to-end šifrovanie znamená, že nikto nikdy neuvidí moje fotografie." E2EE znamená, že nikto bez kľúča neuvidí vaše fotografie. Ak niekto má vaše heslo alebo kľúč, môže dáta dešifrovať. Správa kľúčov a silné heslá sú stále nevyhnutné.

„Apple/Google nemôžu vidieť moje fotografie." V predvolenom nastavení obe spoločnosti drží šifrovacie kľúče pre vaše fotografie uložené v cloude. Apple ponúka Rozšírenú ochranu údajov ako volitelnú funkciu. Google nenúka možnosť E2EE pre Google Fotky vôbec.

Ako Vaultaire implementuje end-to-end šifrovanie

Vaultaire používa vrstvený prístup E2EE:

1. AES-256-GCM šifruje všetok obsah súborov. Každý súbor dostane jedinečný inicializačný vektor. Overené šifrovanie deteguje narušenie.
2. PBKDF2 s HMAC-SHA512 odvodzuje lokálny kľúč trezora z nakresleného vzoru používateľa a soli zariadenia. Pracovný faktor zvyšuje náklady na každý offline odhad bez pridania entropie do vzoru. Tento kľúč trezora overí zašifrovaný index a rozbalí náhodný hlavný kľúč použitý na údaje súboru.
3. AES-256-GCM pre metadáta chráni názvy súborov, dátumy, rozmery, indexy a miniatúry pod overeným šifrovaním.
4. iOS Keychain a Data Protection chránia soľ zariadenia a šifrovanú databázu obnovy. Operácie AES-GCM a aktívne symetrické kľúče zostávajú v procese aplikácie, kým je otvorený trezor.
5. Oddelenie kľúča poskytovateľa znamená, že Wraxle neprijíma kľúč trezora, hlavný, záložný ani obnovovací kľúč v otvorenej podobe. Záloha CloudKit (predvolene zapnutá, dá sa vypnúť), synchronizácia a zdieľanie uchovávajú šifrované záznamy a šifrované obálky kľúčov, zatiaľ čo spoločnosť Apple môže stále sledovať metadáta služby. Vaultaire nevyžaduje používateľský účet Vaultaire.

Vaultaire uchováva informácie o obnove vrátane vzoru, v databáze šifrovanej AES-GCM uloženej v iOS Keychain. Nezapisuje sa do súborov v otvorenej podobe ani sa neodosiela do služby účtu Vaultaire. Ak nezostane žiadny použiteľný vzor, fráza na obnovenie ani už odomknuté zariadenie, Vaultaire nemá žiadny kľúč poskytovateľa, ktorým by mohol obnoviť prístup.

Často kladené otázky

Je end-to-end šifrovanie legálne?

Právne zaobchádzanie so šifrovaním, núteným prístupom a šifrovanými službami sa líši podľa jurisdikcie a môže sa meniť. Táto príručka popisuje technický model, nie právne poradenstvo. Ak vaše používanie zahŕňa prehliadky hraníc, súdne príkazy, regulované záznamy alebo iné vysokorizikové prostredie, skontrolujte aktuálne miestne zákony.

Môžu orgány činné v trestnom konaní prelomiť end-to-end šifrovanie?

Útoky len zriedka potrebujú prehľadať celý kľúčový priestor AES-256. Forenzný analytik sa môže zamerať na slabé heslo alebo vzor, odomknutý koncový bod, pamäť, frázu na obnovenie, príjemcu, zálohu alebo chybu implementácie. Správne implementované AES-256-GCM s náhodným kľúčom s vysokou entropiou je navrhnuté tak, aby odolalo priamemu hľadaniu kľúča, ale to je len jedna časť systému.

Aký je rozdiel medzi E2EE a zero-knowledge šifrovaním?

E2EE popisuje, kde dochádza k šifrovaniu a dešifrovaniu otvoreného textu a kto drží použiteľné kľúče obsahu. „Zero-knowledge“ sa často používa v produktovom marketingu na šifrovanie, pri ktorom poskytovateľ nevidí obsah, ale nemalo by sa čítať doslovne: službe môžu chýbať kľúče otvoreného textu, pričom stále vidí šifrovaný text, údaje o účte, veľkosti, načasovanie, vzťahy zdieľania a ďalšie metadáta. Namiesto samotného označenia vyhodnoťte zdokumentované cesty kľúčov a obnovy.

Spomaľuje end-to-end šifrovanie môj telefón?

Moderné zariadenia zvládajú AES-256 efektívne vďaka hardvérovej akcelerácii prostredníctvom systémových kryptografických knižníc. Na iPhone vykonáva Vaultaire AES-GCM v procese aplikácie cez CryptoKit. Verejné rozhrania API pre Secure Enclave od spoločnosti Apple nie sú univerzálnym nástrojom na šifrovanie súborov pomocou AES-GCM. Réžia šifrovania a dešifrovania závisí od veľkosti súboru a zariadenia, ale je navrhnutá tak, aby pri bežnom používaní neprekážala.

Čo sa stane, ak stratím šifrovací kľúč?

Strata všetkých použiteľných ciest dešifrovania a obnovy spôsobí, že zašifrované údaje sú neobnoviteľné. Mnoho systémov E2EE preto používa obnovovacie frázy, dôveryhodné zariadenia, kontakty na obnovenie, núdzové súpravy alebo šifrované obálky kľúčov. Tieto mechanizmy zachovávajú prístup, ale každý sa stáva súčasťou bezpečnostného modelu.

Záver

Šifrovanie typu end-to-end môže odstrániť cestu ku kľúču v otvorenej podobe u poskytovateľa úložiska, keď šifrovanie prebehne na autorizovanom koncovom bode pred odovzdaním. To je zmysluplná ochrana, nie záruka celého systému. Skôr ako službe zveríte súkromné fotografie, skontrolujte úschovu kľúča obsahu, obnovenie, metadáta, aktualizácie klienta, zabezpečenie koncového bodu a zdieľanie.

Vaultaire implementuje šifrovanie na strane klienta pre iOS. Vaše fotografie a metadáta trezoru sú na zariadení šifrované pomocou AES-256-GCM pred zálohovaním alebo synchronizáciou. Vaultaire nedostáva dešifrovacie kľúče ani neprevádzkuje server, ktorý dokáže tieto zašifrované záznamy premeniť na vaše fotografie. Táto hranica poskytovateľa neznamená, že kompromitovaný alebo odomknutý iPhone je dôveryhodný.