7 «Вполне достаточная секретность»

Как в начале 70-х предсказывал Уит Диффи, мы вступаем в информационный век — постиндустриальную эру, в которой информация является самым ценным товаром. Обмен цифровой информацией стал неотъемлемой частью нашего общества. Ежедневно отправляются уже десятки миллионов электронных писем, и электронная почта вскоре станет более популярной, чем обычная. Интернет, пока еще находящийся в младенческом возрасте, создал инфраструктуру для электронного рынка, в результате чего стала быстро развиваться электронная торговля. Деньги протекают через киберпространство, и, по оценке, ежедневно половина мирового валового внутреннего продукта проходит по сети международной межбанковской электронной системы платежей (СВИФТ). В будущем голосование в демократических государствах при проведении референдумов станет происходить в интерактивном режиме, а правительства будут пользоваться Интернетом, как средством, помогающим в управлении страной, предлагая, к примеру, такие возможности, как заполнение декларации о налогах в режиме on-line.

Однако процветание информационного века зависит от способности защищать информацию в процессе ее передвижения по миру, а это основано на могуществе криптографии. Шифрование может рассматриваться как замки и ключи информационного века. В течение двух тысячелетий шифрование имело значение только для правительства и военных, сегодня оно способствует ведению бизнеса, завтра же обычные люди станут пользоваться криптографией для защиты своей частной переписки. К счастью, как раз в начале информационного века, мы получили доступ к исключительно стойкому шифрованию. Появление криптографии с открытым ключом, в частности, шифра RSA, дало сегодняшнему поколению криптографов явное преимущество в их непрекращающемся противостоянии с криптоаналитиками. Если величина N достаточно велика, то для нахождения p и q Еве потребуется неоправданно большое количество времени, так что шифрование RSA является практически нераскрываемым. Но важнее всего то, что криптография с открытым ключом не может быть ослаблена никакими проблемами распределения ключей. Короче говоря, RSA гарантирует почти нераскрываемые замки для наших самых ценных сообщений.

_{Рис. 70 Фил Циммерман.}

Однако как в любой технологии, у шифрования есть и негативная сторона. Наряду с защитой информации законопослушных граждан, оно также обеспечивает защиту информации преступников и террористов. Нынче, в исключительных случаях, если, например, вопрос касается организованной преступности или терроризма, полиция в целях сбора доказательств организует прослушивание телефонных разговоров, но это окажется невозможным, если преступники станут применять нераскрываемые шифры. Поскольку мы вступили в двадцать первый век, основная дилемма, стоящая перед криптографией, заключается в том, чтобы найти способ, дающий возможность пользоваться шифрованием обществу и бизнесу и не позволяющий в то же время преступникам злоупотребить им и избежать ареста. В настоящее время идут активные дебаты о наилучших путях решения данного вопроса, и значительная часть дискуссий вдохновлена историей Фила Циммермана, человека, чьи старания содействовать широкому применению стойкого шифрования вызвали панику среди американских экспертов по безопасности, представляли угрозу эффективности деятельности Агентства национальной безопасности с его многомиллиардным бюджетом и сделали его объектом пристального внимания со стороны ФБР и расследования Большим Жюри.

Фил Циммерман провел половину 70-х годов во Флоридском Атлантическом университете, где изучал физику, а затем программирование. Казалось, что после окончания учебы его ждет успешная деятельность и карьера в быстро развивающейся компьютерной индустрии, но политические события начала 80-х изменили его жизнь: его уже меньше интересовала технология кремниевых чипов, а больше тревожила угроза ядерной войны. Он был обеспокоен вторжением советских войск в Афганистан, выборами Рональда Рейгана, нестабильностью, вызванной старением Брежнева, и постоянно растущей напряженностью в холодной войне. Он даже подумывал перебраться с семьей в Новую Зеландию, полагая, что это одно из немногих мест на Земле, которое останется годным для жизни после ядерного конфликта. Но как раз, когда он получил паспорт и все необходимые бумаги для иммиграции, они с женой побывали на собрании, проводимом кампанией за замораживание ядерных вооружений. Теперь вместо того, чтобы бежать, чета Циммерманов решила остаться и принять участие в борьбе дома, став активистами движения за запрещение ядерного оружия; они просвещали политических кандидатов по вопросам военной политики, и были арестованы у ядерного испытательного полигона штата Невада вместе с Карлом Саганом и четырьмя сотнями других протестующих.

Несколькими годами позднее, в 1988 году, Михаил Горбачев стал главой Советского Союза, провозгласив перестройку, гласность и сокращение напряженности между Востоком и Западом. Опасения Циммермана начали притупляться, но страсти к демонстрациям и политическим митингам протеста он не потерял, а просто направил ее в другом направлении. Его внимание привлекла цифровая революция и необходимость в шифровании:

Криптография обычно считается малопонятной наукой, слабо связанной с повседневной жизнью. Исторически она всегда играла особую роль в военной и дипломатической переписке. Но в информационный век криптография становится политической силой, в частности, как мощный инструмент отношений между правительством и его народом. Это примерно как право на частную жизнь, свободу слова, свободу политических объединений, свободу печати, свободу от необоснованного преследования и цензуры, свободу быть предоставленным самому себе.

Эти убеждения могли бы показаться параноидальными, но, как заявлял Циммерман, между обычной и цифровой связью существует фундаментальное различие, которое имеет важное значение для обеспечения безопасности:

В прошлом, если правительство хотело вторгнуться в частную жизнь обычных граждан, оно должно было затратить определенные усилия, чтобы перехватить, распечатать с помощью пара и прочитать бумажную корреспонденцию, или прослушать и, при необходимости, записать телефонные разговоры. Это аналогично ловле рыбы на леску с крючком: за раз не больше одной рыбы. К счастью для свободы и демократии, этот вид слежки очень трудоемок и в широких масштабах не осуществим. Сегодня электронная почта постепенно заменяет бумажную корреспонденцию и вскоре станет нормой для всех, а не новинкой, как сейчас. В отличие от бумажной корреспонденции, электронные письма перехватить и проверить на наличие интересующих ключевых слов как раз гораздо проще. Это можно делать без труда, регулярно, в автоматическом режиме и скрытно в широких масштабах. И это уже напоминает ловлю рыбы дрифтерными сетями, становясь количественным и качественным. Напоминает описанное у Оруэлла отличие от процветания демократии.

Отличие между обычным и электронным письмом может быть продемонстрировано, если, например, представить, что Алиса хочет разослать приглашения на празднование своего дня рождения и что Ева, которую не пригласили, желает узнать время и место, где будет проходить празднование. Если Алиса пользуется обычным способом рассылки писем по почте, то Еве будет крайне трудно перехватить одно из приглашений. Во-первых, Ева не знает, откуда приглашения Алисы попадут в почтовую систему, потому что Алиса может воспользоваться любым почтовым ящиком в городе. Ее единственная надежда перехватить одно из этих приглашений — это каким-то образом выяснить адрес одного из Алисиных друзей и проникнуть в местное отделение, занимающееся сортировкой писем. После этого она должна проверить каждое письмо вручную. Если удастся найти письмо от Алисы, то Еве потребуется распечатать его с помощью пара, чтобы получить интересующую ее информацию, а затем придать письму исходный вид, чтобы не возникло никаких подозрений в его вскрытии.

Задача Евы станет не в пример проще, если Алиса рассылает свои приглашения по электронной почте. Как только сообщения покидают Алисин компьютер, они попадают на локальный сервер — основную точку входа в Интернет; если Ева достаточно умна, она сумеет влезть в этот локальный сервер, не выходя из своего дома. Поскольку на приглашениях будет стоять адрес электронной почты Алисы, то не составит труда установить электронный фильтр, который станет искать электронные письма, содержащие адрес Алисы. Как только приглашение будет найдено, то никакого конверта вскрывать не нужно, и потому не составит труда прочитать его. Более того, приглашение может быть отослано далее своим путем, и у него не будет никаких признаков того, что оно было перехвачено. Алиса и знать не будет о том, что произошло. Есть, однако, способ не позволить Еве читать Алисины электронные письма — это зашифровывание.

Ежедневно по всему миру отправляются более сотни миллионов электронных писем, и все они уязвимы для перехвата. Цифровая техника стала для связи незаменимым помощником, но породила также и возможность слежения за средствами коммуникации. По словам Циммермана, криптографы обязаны содействовать использованию шифрования и тем самым защищать частную жизнь граждан:

Будущее правительство может унаследовать технологическую инфраструктуру, которая наиболее эффективна для слежки, когда они могут отслеживать действия своих политических противников, следить за любой финансовой сделкой, за любыми средствами связи, за каждым битом электронных писем, за каждым телефонным звонком. Все может быть профильтровано, и просканировано, и автоматически распознано с помощью аппаратуры распознавания речи, и записано. Пора криптографии выйти из тени шпионов и военных на солнечный свет, чтобы ею могли воспользоваться и все остальные.

Когда в 1977 году был придуман RSA, он стал, теоретически, противоядием действиям «Старшего Брата»[29], так как каждый мог создавать свои собственные открытые и секретные ключи, а затем отправлять и получать надежным образом защищенные сообщения. Однако на практике возникла существенная проблема, поскольку для шифрования RSA по сравнению с симметричными видами шифрования, например, DES, требуются значительно большие вычислительные мощности. Так что в 80-х годах использовали RSA только правительство, вооруженные силы и крупные предприятия и компании, обладающие достаточно мощными компьютерами. Не удивительно, что RSA Дата Секьюрити Инк. — компания, основанная для налаживания выпуска и продажи RSA, создавала свои программные продукты для шифрования, предназначенные только для этих рынков.

Циммерман же, напротив, считал, что каждый заслужил право на частную жизнь, которую предлагает шифрование RSA, и направил все свое рвение на создание программного продукта для шифрования RSA для масс. Он намеревался воспользоваться своим опытом в программировании для создания экономичной и эффективной программы, которая не вызовет перегрузки обычного персонального компьютера, а также хотел придать своему варианту RSA исключительно удобный интерфейс, чтобы пользователю не нужно было быть знатоком криптографии для работы с ним. Циммерман назвал свой проект Pretty Good Privacy, или, для краткости, PGP. На это его вдохновило название фирмы-спонсора одной из его любимых радиопостановок Гаррисона Кейлора.

В конце 80-х годов, трудясь у себя дома в Боулдере, штат Колорадо, Циммерман постепенно соединил воедино свой пакет программ, осуществляющий шифрование. Его основной целью было ускорить шифрование RSA. Обычно если Алиса хочет воспользоваться RSA, чтобы зашифровать сообщение Бобу, она ищет его открытый ключ, а затем применяет к этому сообщению одностороннюю функцию RSA. В свою очередь Боб расшифровывает зашифрованный текст, используя свой секретный ключ для обращения односторонней функции RSA. Для обоих процессов требуются изрядные математические преобразования, так что если сообщение длинное, то на персональном компьютере зашифровывание и расшифровывание могут занять несколько минут. Если Алиса отправляет сотню сообщений в день, она не может позволить себе тратить несколько минут на зашифровывание каждого. Для ускорения зашифровывания и расшифровывания Циммерман применил способ, при котором совместно используются асимметричное шифрование RSA и старое, доброе симметричное шифрование. Обычное симметричное шифрование может быть точно так же надежно, как и асимметричное шифрование, и выполнять его гораздо быстрее, но симметричное шифрование страдает от проблемы необходимости распределения ключа, который должен быть безопасным образом доставлен от отправителя получателю. Вот здесь-то и приходит на помощь RSA, потому что RSA можно использовать, чтобы зашифровать симметричный ключ.

Циммерман представил следующий план действий. Если Алиса хочет послать зашифрованное сообщение Бобу, она начинает с того, что зашифровывает его с помощью симметричного шифра. Циммерман предложил использовать шифр, известный как IDEA и который похож на DES. Для зашифровывания с помощью IDEA Алисе нужно выбрать ключ, но чтобы Боб смог расшифровать сообщение, Алисе надо каким-то образом передать этот ключ ему. Алиса справляется с этим затруднением: она находит открытый ключ RSA Боба, а затем использует его, чтобы зашифровать ключ IDEA. Таким образом Алиса завершает свои действия, высылая Бобу сообщение, зашифрованное симметричным шифром IDEA, и ключ IDEA, зашифрованный асимметричным шифром RSA. На другом конце Боб использует свой секретный ключ RSA, чтобы расшифровать ключ IDEA, а затем использует ключ IDEA, чтобы расшифровать сообщение. Это может показаться слишком сложным, но преимущество заключается в том, что сообщение, которое может содержать большой объем информации, зашифровывается быстрым симметричным шифром, и только симметричный ключ IDEA, состоящий из сравнительно небольшого количества информации, зашифровывается медленным асимметричным шифром. Циммерман предполагал включить эту комбинацию RSA и IDEA в свою программу PGP, но удобный интерфейс означает, что пользователя не должно волновать, что при этом происходит.

Разрешив, в основном, проблему быстродействия, Циммерман включил также в PGP ряд полезных свойств. Например, перед применением RSA, Алисе необходимо сгенерировать свои секретный и открытый ключи. Процесс создания ключа не прост, поскольку требует нахождения пары огромных простых чисел. Но единственное, что следует сделать Алисе, — это случайным образом подвигать своей мышкой, и программа PGP создаст ее секретный и открытый ключи; движениями мышки вводится случайный фактор, который используется в PGP и благодаря которому гарантируется, что у каждого пользователя будет своя отличающаяся от других пара простых чисел и, тем самым, своя уникальная комбинация секретного и открытого ключей. После этого Алиса должна просто известить о своем открытом ключе.

Еще одно полезное свойство PGP — простота выполнения электронной подписи на сообщениях, отправляемых по электронной почте. Как правило, на этих сообщениях подпись не ставится, что означает невозможность проверки подлинности автора электронного сообщения. Например, если Алиса воспользуется электронной почтой, чтобы послать Бобу любовное письмо, она зашифрует его открытым ключом Боба, а тот, когда получит, расшифрует его своим секретным ключом. Вначале Бобу это льстит, но может ли он быть уверен, что любовное письмо действительно от Алисы? Возможно, что злокозненная Ева написала это электронное письмо и подписалась именем Алисы в конце. Кроме заверения собственноручно написанной чернилами подписью другого явного способа проверить авторство нет.

Или же представьте себе, что банк получает электронное письмо от клиента, в котором отдаются распоряжения, чтобы все его денежные средства были перечислены на номерной банковский счет частного лица на Каймановых островах. Опять-таки без собственноручно написанной подписи как может банк знать, что это электронное письмо действительно пришло от клиента? Оно могло бы быть написано преступником, пытающимся переместить денежные средства на свой банковский счет на Каймановых островах. Для выработки доверия к Интернету важно, чтобы существовала какая-либо форма достоверной цифровой подписи.

Цифровая подпись в PGP основана на принципе, который был впервые разработан Уитфилдом Диффй и Мартином Хеллманом. Когда они предложили идею о раздельных открытых и секретных ключах, то поняли, что наряду с решением проблемы распределения ключей их открытие позволяет также создавать подписи для электронных писем. В главе 6 мы видели, что открытый ключ используется для зашифровывания, а секретный ключ — для расшифровывания. На самом деле эти операции можно поменять местами, так что для зашифровывания будет использоваться секретный ключ, а для расшифровывания — открытый ключ. Режим зашифровывания как правило, игнорируется, поскольку никакой безопасности он не обеспечивает. Если Алиса применяет свой секретный ключ, чтобы зашифровать сообщение для Боба, то каждый может расшифровать его, потому что у всех есть открытый ключ Алисы. Но как бы то ни было, данный режим подтверждает авторство, так как если Боб может расшифровать сообщение с помощью открытого ключа Алисы, значит, оно должно было быть зашифровано с использованием ее секретного ключа; но только у Алисы имеется доступ к своему секретному ключу, поэтому данное сообщение было отправлено Алисой.

В сущности, если Алиса хочет послать Бобу любовное письмо, у нее есть две возможности. Либо она зашифрует сообщение с помощью открытого ключа Боба, чтобы обеспечить секретность переписки, либо она зашифрует его своим собственным секретным ключом, чтобы подтвердить авторство. Однако если она объединит обе операции, то сможет гарантировать и секретность переписки, и авторство. Существуют более быстрые способы для достижения этого, но здесь приводится один из способов, которым Алиса может послать свое любовное письмо. Она начинает с того, что зашифровывает сообщение с помощью своего секретного ключа, а затем зашифровывает получающийся зашифрованный текст, используя открытый ключ Боба. Вообразите себе сообщение, окруженное хрупкой внутренней оболочкой, которая представляет собой шифрование, выполненное с помощью секретного ключа Алисы, и прочную наружную оболочку, представляющую шифрование с использованием открытого ключа Боба. Получающийся шифртекст может быть расшифрован только Бобом, потому что только он имеет доступ к секретному ключу, необходимому для того, чтобы разбить эту прочную наружную оболочку. Расшифровав наружную оболочку, Боб затем сможет легко расшифровать с помощью открытого ключа Алисы и внутреннюю оболочку; эта внутренняя оболочка служит не для того, чтобы защитить сообщение, она удостоверяет, что данное сообщение пришло от Алисы, а не от какого-нибудь мошенника.

К этому моменту отправка зашифрованного PGP сообщения становится довольно сложной. Шифр IDEA используется для того, чтобы зашифровать сообщение, RSA применяется для зашифровывания ключа IDEA, а если необходима цифровая подпись, то должен быть задействован еще один этап шифрования. Однако Циммерман разработал свою программу таким образом, что она все будет делать автоматически, так что Алисе и Бобу не придется беспокоиться о математике. Чтобы отправить сообщение Бобу, Алиса просто напишет свое электронное письмо и выберет из меню на экране своего компьютера нужную опцию PGP. Затем она введет имя Боба, после чего PGP отыщет открытый ключ Боба и автоматически выполнит зашифровывание. Одновременно с этим PGP будет проделывать все необходимые манипуляции, требующиеся для создания электронной подписи на сообщении. При получении зашифрованного сообщения Боб выберет опцию PGP, и PGP расшифрует сообщение и удостоверит подлинность автора. В PGP нет ничего нового: Диффи и Хеллман уже придумали цифровые подписи, а другие криптографы пользовались комбинацией симметричного и асимметричного шифров для повышения скорости шифрования, но Циммерман первым объединил все это в простом в применении программном продукте для шифрования, который оказался достаточно эффективным для использования на персональном компьютере средних размеров.

К лету 1991 года Циммерман уже готов был придать PGP законченный вид. Оставались только две проблемы, причем ни одна из них не являлась технической. Одна из них — и проблема эта стояла довольно длительное время — заключалась в том, что RSA, который лежал в основе PGP, являлся запатентованным продуктом, а по патентному законодательству, перед тем как выпустить PGP, Циммерману требовалось получить лицензию у компании RSA Дата Секьюрити Инк. Однако Циммерман решил пока отложить эту проблему. PGP задумывалась не как программа для предприятий и компаний, а скорее как программа для отдельных людей. Он полагал, что не станет непосредственно конкурировать с RSA Дата Секьюрити Инк., и надеялся, что компания без задержки предоставит ему свободную лицензию.

Более серьезной и требующей немедленного разрешения проблемой был законопроект по борьбе с преступностью сената США от 1991 года, в котором содержался следующий пункт: «Конгресс считает, что поставщики услуг электронных средств связи и производители оборудования электронных средств связи должны обеспечить, чтобы системы связи позволяли правительству получать содержание открытого текста при осуществлении связи по телефонной и радиотелефонной линиям, при передаче данных и при использовании других средств коммуникации, когда, соответственно, это разрешено законодательно».

Сенат был обеспокоен тем, что развитие цифровой техники, к примеру, появление сотовых телефонов, может лишить возможности сотрудникам правоприменяющих органов вести прослушивание телефонных разговоров. Однако этот законопроект, помимо того, что вынуждал компании обеспечивать возможность прослушивания, похоже, представлял угрозу для всех видов криптостойкого шифрования.

Объединенными усилиями RSA Дата Секьюрити Инк., индустрии услуг связи и групп, выступающих за гражданские свободы, данный пункт пришлось снять, но по единодушному мнению, это явилось только временной отсрочкой. Циммерман опасался, что рано или поздно, но правительство снова попытается внести данный проект на рассмотрение, который фактически поставил бы шифрование и, в частности, PGP вне закона. Он всегда предполагал заняться продажей PGP, но теперь он изменил свое решение. Чем ждать и рисковать, что PGP будет запрещено правительством, он решил, что важнее, пока не станет слишком поздно, сделать ее доступной для всех. В июне 1991 года он предпринял решительный шаг и попросил своего друга разместить PGP на электронной доске объявлений Usenet. PGP — это всего-навсего программный продукт, так что его мог свободно и бесплатно переписать с доски объявлений любой желающий. Так PGP попал в Интернет.

Вначале PGP произвела ажиотаж только среди страстных поклонников криптографии. Следом ее переписали себе более широкие слои энтузиастов Интернета. Потом компьютерные журналы дали сначала краткую информацию, а затем статьи на целые страницы, посвященные феномену PGP. Постепенно PGP стала проникать во все более и более удаленные уголки интернет-сообщества. К примеру, во всем мире группы по защите прав человека стали использовать PGP для зашифровывания своих документов, чтобы не допустить попадания информации в руки режимов, которые обвинялись в нарушениях этих прав. Циммерман стал получать электронные письма, восхваляющие его за то, что он создал. «В Бирме есть группы сопротивления, — говорит Циммерман, — которые пользуются ею в учебных лагерях, расположенных в джунглях. Они сообщали, что она им очень помогла укрепить боевой дух, потому что до того, как стала применяться PGP, захваченные документы приводили к арестам, пыткам и казням целых семей». В 1991 году, в день, когда Борис Ельцин обстреливал здание московского Парламента, Циммерман получил это электронное письмо от кого-то через Латвию: «Фил, я хочу, чтобы вы знали, — надеюсь, этого никогда не случится, но, если диктатура захватит власть в России, ваша PGP широко разошлась от Балтики до Дальнего Востока и, если нужно, поможет демократам. Благодарю».

В то время как по всему миру росло число поклонников Циммермана, у себя дома, в Америке, он стал предметом критики. Компания RSA Дата Секьюрити Инк. пришла в ярость, что права на ее патент были нарушены, и решила не предоставлять Циммерман свободную лицензию. Несмотря на то что Циммерман выпустил PGP как freeware, но в ней содержалась система шифрования с открытым ключом RSA, и из-за этого RSA Дата Секьюрити Инк. назвала PGP — banditware[30]. Циммерман отдал нечто такое, что принадлежало другому. Спор по поводу патента продолжался несколько лет, а за это время Циммерман столкнулся с еще большей проблемой.

В феврале 1993 года Циммерману нанесли визит два государственных следователя. После первых вопросов о нарушении патентного права они стали задавать вопросы в связи с гораздо более серьезным обвинением в незаконном вывозе оружия. Так как правительство США определило программные продукты для шифрования как вооружение — наряду с ракетами, минометами и пулеметами, PGP не могла экспортироваться без разрешения государственного департамента. Другими словами, Циммерман обвинялся в том, что является торговцем оружием, поскольку экспортировал PGP через Интернет. На следующие три года Циммерман стал объектом расследования Большого Жюри и преследования со стороны ФБР.