E2EE: Tin nhắn riêng của bạn thực sự có riêng tư không?

Nguồn gốc của vấn đề: Tin nhắn bị nghe lén như thế nào

Khi bạn gửi tin nhắn cho bạn bè trên điện thoại, bạn có thể nghĩ rằng đó là một cuộc trò chuyện riêng tư. Nhưng thực tế thường phức tạp hơn. Mỗi tin nhắn của bạn đều đi qua một máy chủ trung ương, nơi chúng được ghi lại, lưu trữ và đôi khi thậm chí bị đọc. Nghe có vẻ không thoải mái, đúng không?

Hãy tưởng tượng rằng bạn và bạn bè cần truyền tải tất cả thông tin thông qua một người trung gian (máy chủ). Người trung gian này lý thuyết có thể nhìn thấy từng chữ bạn nói. Đây là cách mà các ứng dụng nhắn tin truyền thống hoạt động - trừ khi sử dụng công nghệ mã hóa đặc biệt.

Sự dễ bị tổn thương của các ứng dụng tin nhắn thông thường

Hầu hết các ứng dụng nhắn tin sử dụng mô hình “máy khách - máy chủ”. Bạn nhập thông tin trên điện thoại, máy chủ nhận được và chuyển tiếp đến người nhận. Nhìn bề ngoài, con đường này được bảo vệ - chẳng hạn như sử dụng TLS (Bảo mật lớp truyền tải) để mã hóa giao tiếp giữa điện thoại của bạn và máy chủ.

Nhưng có một vấn đề then chốt ở đây: máy chủ vẫn có thể đọc nội dung tin nhắn của bạn. TLS chỉ ngăn chặn hacker chặn dữ liệu trong quá trình truyền tải, nhưng không thể ngăn chặn máy chủ tự xem dữ liệu của bạn. Một khi xảy ra rò rỉ dữ liệu quy mô lớn (điều này thường xảy ra), hàng triệu thông tin riêng tư sẽ bị lộ.

Giải pháp: Nguyên tắc hoạt động của mã hóa đầu cuối (E2EE)

Mã hóa đầu cuối (End-to-End Encryption, viết tắt là E2EE) là một phương pháp hoàn toàn khác. Nó đảm bảo chỉ có người gửi và người nhận tin nhắn mới có thể đọc nội dung, ngay cả công ty điều hành máy chủ cũng không thể giải mã.

Tất cả bắt đầu từ một bước quan trọng: Trao đổi khóa.

Ma thuật trao đổi khóa Diffie-Hellman

Vào những năm 1990, các nhà mật mã học Whitfield Diffie, Martin Hellman và Ralph Merkle đã thiết kế một giải pháp tinh tế: trao đổi khóa Diffie-Hellman. Nó cho phép hai bên tạo ra một bí mật chia sẻ trong môi trường không an toàn (thậm chí có kẻ nghe lén theo dõi).

Dùng một phép ẩn dụ đơn giản để hiểu:

Hãy tưởng tượng Alice và Bob sống trong các phòng khách sạn ở hai đầu của hành lang, nơi có đầy gián điệp. Họ muốn chia sẻ một màu sắc mà chỉ họ biết, nhưng không thể vào phòng của nhau.

Bước 1: Họ trước tiên đồng ý công khai sử dụng một màu nền, chẳng hạn như màu vàng, trong hành lang. Gián điệp có thể nhìn thấy điều này.

Bước 2: Alice trở lại phòng, trộn màu vàng với màu bí mật của cô ấy (chẳng hạn như màu xanh) để có được màu vàng xanh. Bob cũng làm như vậy, trộn màu đỏ và màu vàng để có được màu đỏ vàng. Gián điệp có thể nhìn thấy hai màu trộn này.

Bước ba: Alice và Bob trao đổi màu sắc hỗn hợp của họ ở hành lang.

Bước 4: Alice cầm màu đỏ vàng của Bob, thêm màu xanh bí mật của mình, và nhận được màu đỏ vàng xanh. Bob cầm màu xanh vàng của Alice, thêm màu đỏ bí mật của mình, cũng nhận được màu đỏ vàng xanh.

Kết quả: Hai người đã có được màu cuối cùng hoàn toàn giống nhau, nhưng điệp viên sẽ không bao giờ đoán được màu đó là gì, vì họ không biết màu bí mật của Alice và Bob.

Trong các ứng dụng E2EE thực tế, nguyên lý này sử dụng toán học để thay thế màu sắc, sử dụng khóa công khai và khóa riêng thay vì màu sắc bí mật.

Mã hóa và giải mã thông tin

Một khi hai bên đã thiết lập bí mật chia sẻ, họ có thể sử dụng nó làm cơ sở cho mã hóa đối xứng. Từ khoảnh khắc đó, tất cả các tin nhắn bạn gửi trên WhatsApp, Signal hoặc Google Duo chỉ có thể được giải mã trên thiết bị của bạn và thiết bị của bạn bè.

Dù là hacker, chính phủ hay nhà phát triển ứng dụng, nếu họ chặn tin nhắn của bạn, những gì họ thấy chỉ là dữ liệu mã hóa vô nghĩa.

Hai mặt của E2EE

rủi ro không thể bỏ qua

Mặc dù E2EE bảo vệ an toàn dữ liệu trong quá trình truyền tải, nhưng vẫn có những mối đe dọa khác:

• Thiết bị có thể bị đánh cắp hoặc bị xâm nhập: Nếu điện thoại của bạn không có bảo vệ bằng mật khẩu hoặc bị nhiễm phần mềm độc hại, tin nhắn có thể bị đánh cắp ngay cả sau khi được giải mã.
• Tấn công trung gian: Trong quá trình trao đổi khóa, kẻ tấn công có thể giả mạo bạn bè của bạn, thiết lập kết nối bí mật với bạn, từ đó đọc và sửa đổi tin nhắn của bạn.
• Rò rỉ siêu dữ liệu: Ngay cả khi nội dung tin nhắn được mã hóa, máy chủ vẫn có thể thấy bạn đang giao tiếp với ai, khi nào giao tiếp, và điều này tự nó đã là thông tin nhạy cảm.

Để đối phó với các cuộc tấn công của bên trung gian, nhiều ứng dụng cung cấp tính năng “mã an toàn” - một chuỗi số hoặc mã QR mà bạn có thể xác thực với bạn bè thông qua kênh an toàn (tốt nhất là trực tiếp) để đảm bảo không có bên thứ ba nào đang nghe lén.

lợi thế thực sự nằm ở đâu

Tuy nhiên, trong trường hợp lý tưởng không có mối đe dọa nêu trên, E2EE là một công cụ mạnh mẽ để bảo vệ quyền riêng tư.

Nó có giá trị cho tất cả mọi người, không chỉ những người có điều gì cần giấu diếm:

• Chống lại việc rò rỉ dữ liệu doanh nghiệp: Ngay cả khi ứng dụng của công ty bị tấn công bởi hacker, kẻ tấn công chỉ có thể thu được các tin nhắn mã hóa, chứ không phải nội dung văn bản rõ. Họ chỉ có thể truy cập vào siêu dữ liệu, nhưng ít nhất là không thể đọc được cuộc trò chuyện riêng tư của bạn.
• Dân chủ và tự do ngôn luận: Nhà báo, người bất đồng chính kiến và công chúng cần một kênh giao tiếp an toàn.
• Quyền riêng tư hàng ngày: Thông tin cá nhân, thông tin y tế hoặc bí mật thương mại của bạn không nên được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của một doanh nghiệp.

Tình hình hiện tại và triển vọng

Hôm nay, E2EE không còn là một bí mật công nghệ phức tạp. iMessage của Apple và Duo của Google đều tích hợp loại mã hóa này. Các ứng dụng hướng đến quyền riêng tư như Signal đã áp dụng E2EE ngay từ đầu, trong khi WhatsApp sau đó cũng đã thêm tính năng này.

Ngày càng có nhiều công cụ và ứng dụng miễn phí cũng cung cấp bảo vệ E2EE. Điều này có nghĩa là bất kỳ ai sở hữu một chiếc smartphone đều có thể sử dụng nó mà không cần bất kỳ kiến thức chuyên môn nào.

Lời cuối cùng

Mã hóa đầu cuối không phải là phép thuật toàn năng, nhưng nó là một lớp bảo vệ mạnh mẽ. Nó không thể bảo vệ bạn khỏi tất cả các mối đe dọa trực tuyến, nhưng chỉ cần nỗ lực rất ít, bạn có thể giảm đáng kể rủi ro rò rỉ quyền riêng tư trực tuyến.

Trong thời đại thường xuyên xảy ra rò rỉ dữ liệu, việc hiểu và sử dụng E2EE đã trở thành thói quen vệ sinh số cơ bản.