Protocollo di segnale

LIl protocollo Signal è stato sviluppato da Open Whisper Systems (ora Signal Foundation) a partire dal 2013. Si è evoluto da precedenti protocolli di messaggistica sicura (OTR, SCIMP) e ha combinato le loro idee con una nuova costruzione a cricchetto. L'innovazione principale: ogni messaggio utilizza una nuova chiave di crittografia, quindi la compromissione di una chiave rivela un solo messaggio e il protocollo si ripristina automaticamente dopo una compromissione includendo nuovo materiale della chiave nei messaggi successivi. Diffie-Hellman) per l'accordo sulle chiavi

La stretta di mano iniziale X3DH

Quando Alice invia per la prima volta un messaggio a Bob, che potrebbe essere offline, Signal ha bisogno di un modo per stabilire una chiave condivisa senza uno scambio interattivo. La risposta è X3DH (Triplo Diffie-Hellman esteso). L'app di Bob carica tre chiavi sul server di Signal:

• La sua chiave di identità a lungo termine
• Una prechiave firmata a medio termine (aggiornata periodicamente)
• Un pool di chiavi una tantum prekeys (consumato una volta per nuova sessione)

L'app di Alice li recupera tutti e tre. Esegue quattro calcoli Diffie-Hellman combinando le sue chiavi effimere e di identità con le tre prechiavi di Bob, quindi HKDF mescola i risultati in un segreto condiviso. Il primo messaggio include la chiave pubblica temporanea di Alice e gli ID prechiave da lei utilizzati; L'app di Bob ricostruisce lo stesso segreto condiviso dalla sua parte.

La matematica è asimmetrica: Alice non ha bisogno di Bob online, ma la forza crittografica è equivalente a una stretta di mano interattiva.

LIl doppio cricchetto

Una volta che Alice e Bob condividono un segreto root, il protocollo entra nel suo stato stazionario. Due cricchetti a chiave avanzano per ogni messaggio:

• Cricchetto a chiave simmetrica: per ogni messaggio di fila dallo stesso mittente, deriva una nuova chiave di catena eseguendo l'hashing della chiave di catena precedente. La chiave della catena viene mischiata con HKDF per produrre una chiave di messaggio univoca.
• Diffie-Hellman cricchetto: ogni volta che la direzione della conversazione si inverte (Bob risponde ad Alice), Bob genera una nuova coppia di chiavi effimere, esegue DH con l'ultima chiave effimera di Alice e il segreto condiviso risultante viene mescolato nella chiave radice. Da quel punto viene eseguito un nuovo cricchetto simmetrico.

Questa combinazione fornisce sia segretezza futura (i messaggi passati rimangono confidenziali se una chiave corrente viene persa) sia segretezza futura/sicurezza post-compromesso (dopo un passo del cricchetto dopo un compromesso, i messaggi futuri sono di nuovo privati).

Cosa Il segnale funziona bene

• Segretezza inoltrata alla granularità del messaggio. La maggior parte dei protocolli crittografati fornisce segretezza inoltrata alla granularità della sessione. Signal lo fa per messaggio.
• Consegna fuori ordine. Se i messaggi 5, 6, 7 arrivano nell'ordine 7, 5, 6, il destinatario può comunque decodificarli tutti salvando brevemente le chiavi dei messaggi saltati.
• Una comunicazione sincrona. X3DH consente di avviare una conversazione senza che il destinatario online.
• Supporto multi-dispositivo. Il protocollo Sesame stratificato in alto gestisce più dispositivi per utente.
• Metadati minimi. Il design del server di Signal (mittente sigillato, rilevamento dei contatti privati) nasconde più metadati rispetto ai concorrenti.

Cosa c'è hard

Lil protocollo è bipartito. Messaggistica di gruppo richiede macchinari aggiuntivi: la soluzione di Signal sono le "chiavi mittente" in cui ciascun mittente deriva una chiave per gruppo e la distribuisce a coppie a ciascun membro tramite il protocollo normale. Le garanzie di segretezza nei gruppi sono più deboli che nelle chat 1:1; è possibile aggiungere nuovi membri, ma il costo delle operazioni crittografiche cresce con la dimensione del gruppo. Lo standard IETF MLS (Messaging Layer Security) affronta questo problema su larga scala e viene gradualmente adottato.

Verifica dell'identità dipende ancora dal confronto fuori banda dei numeri di sicurezza. Se non verifichi, ti fidi che il server di Signal non scambi le chiavi in ​​silenzio. La maggior parte degli utenti non verifica mai; la sicurezza del protocollo è quindi condizionata all'onestà dell'operatore oltre alla difficoltà di uno scambio di massa non rilevato.

Dove incontri il protocollo Signal

• Signal stesso (l'implementazione di riferimento)
• WhatsApp (2,5 miliardi di utenti: il più grande servizio di messaggistica end-to-end mai crittografato)
• Facebook Messenger (implementazione E2E predefinita completata in 2024)
• Google Messaggi/RCS (chat 1:1 per impostazione predefinita; chat di gruppo aggiunte in seguito)
• Conversazioni private di Skype (legacy)
• Vari altri client

LIl protocollo La libreria libsignal è open source e controllata. Il design crittografico ha resistito a più di un decennio di controlli.