Що таке наскрізне шифрування (E2EE)?

Наскрізне шифрування (англ. End-to-end encryption, E2EE) — це метод захисту даних, за якого інформація шифрується на пристрої відправника і розшифровується лише на пристрої кінцевого одержувача. 

Лише дві сторони, що спілкуються, мають ключі для читання повідомлення — ніхто сторонній (ані інтернет-провайдер, ані сервер-посередник, ані навіть сам сервіс) не може переглянути його вміст. 

Такий підхід гарантує конфіденційність спілкування і різко зменшує ризик перехоплення або несанкціонованого доступу до даних під час передачі інформації. Перші реалізації концепції E2EE з’явилися ще в 1990-х роках — зокрема, в Pretty Good Privacy (PGP), розробленій Філом Циммерманом для шифрування електронної пошти.

Як працює наскрізне шифрування?

У традиційній моделі інтернет-комунікацій повідомлення проходять через центральні сервери. Навіть якщо з’єднання між клієнтом і сервером захищено протоколом TLS (шифрування на транспортному рівні), сам сервер отримує дані у відкритому вигляді і може їх зберігати.

Наскрізне шифрування усуває цю вразливість: дані шифруються ще до відправлення, тож навіть сервер-посередник отримує лише шифротекст і не здатен його розшифрувати. Розшифрування відбувається вже на стороні отримувача, який володіє необхідним таємним ключем.

Основою E2EE є надійна криптографічна система ключів. Зазвичай використовується комбінація методів симетричного та асиметричного шифрування: сторони домовляються про спільний секрет (сесійний ключ), яким шифрується і дешифрується зміст повідомлень.

Класичний спосіб встановлення спільного секрету — протокол обміну ключами Діффі-Геллмана. Він дозволяє двом співрозмовникам згенерувати спільний секретний ключ через відкритий канал зв’язку, навіть якщо канал прослуховується зловмисниками. 

Під час цього обміну кожна сторона комбінує свій приватний ключ із публічним ключем іншої сторони, в результаті чого обидва отримують спільний секрет (наприклад, у вигляді випадкового ключа шифрування). Третя сторона, що підглядає за трафіком, не зможе дізнатися цей секрет. 

Після успішного обміну ключами подальші повідомлення шифруються симетричним алгоритмом із використанням спільного секрету. При цьому в сучасних реалізаціях секретні ключі можуть регулярно оновлюватися для забезпечення перенаправленої секретності (так, щоб компрометація одного сеансового ключа не розкривала інші повідомлення).

Де застосовується E2EE?

Наскрізне шифрування набуло широкого застосування у повсякденних цифрових сервісах, особливо в месенджерах та інших засобах обміну конфіденційними даними. 

Популярні месенджери — такі як WhatsApp, Signal, Viber, Telegram (у режимі «секретного чату»), iMessage, Facebook Messenger (опціонально) — використовують E2EE для захисту приватних розмов користувачів.

Протокол Signal, розроблений Open Whisper Systems, став «золотим стандартом» наскрізного шифрування — його використовують не лише однойменний додаток Signal, а й інші платформи (WhatsApp, Facebook Messenger, Skype та ін.) для забезпечення конфіденційності повідомлень.

Окрім текстових повідомлень, E2EE застосовується і для голосових/відео-дзвінків (наприклад, у WhatsApp, FaceTime, Zoom з увімкненим режимом E2EE) та при передачі файлів. 

Популярні поштові сервіси, орієнтовані на безпеку, теж впроваджують наскрізне шифрування. ProtonMail шифрує листи таким чином, що їх може прочитати тільки відправник і отримувач; навіть сама компанія Proton не має технічної можливості отримати доступ до змісту листування.

Важливо відзначити, що наявність E2EE повинна бути реалізована саме на стороні клієнта. Якщо сервіс просто шифрує дані на своїх серверах (server-side encryption), то це не є наскрізним шифруванням, адже постачальник послуг все одно має доступ до ключів і, отже, до ваших даних. E2EE же передбачає, що ключі знаходяться лише у кінцевих користувачів, а сервер виступає лише «трубою» для зашифрованих даних.

Наскрізне шифрування в контексті криптовалют

Конфіденційність і децентралізація — одні з базових цінностей криптовалютної спільноти, і технологія наскрізного шифрування добре узгоджується з цими принципами. 

В криптоіндустрії E2EE застосовується як для захисту комунікацій користувачів, так і в деяких випадках для захисту самих транзакційних даних:

• Захищені крипто-гаманці та додатки. Деякі сучасні криптовалютні гаманці та платформи інтегрують наскрізне шифрування для забезпечення максимального контролю користувача над його даними. Наприклад, компанія Proton (відомий провайдер захищеної електронної пошти) у 2024 році випустила відкритий Bitcoin-гаманець Proton Wallet, який використовує наскрізне шифрування для зберігання приватних ключів і метаданих користувача.
• Децентралізовані захищені месенджери. У крипто-середовищі з’явилися проєкти, що поєднують функції гаманця і захищеного месенджера. Приклад — платформи Status і Mixin. Status — це децентралізований месенджер і крипто-гаманець в одному додатку, який з самого початку створювався з акцентом на приватність: всі приватні чати в Status за замовчуванням наскрізно зашифровані (реалізовано власну версію протоколу Double Ratchet на основі напрацювань Signal). Це означає, що ніхто, навіть команда Status, не може прочитати ваші особисті повідомлення. Mixin Messenger — ще один приклад, це відкритий крипто-гаманець з функцією чатів, який побудований на основі протоколу Signal і забезпечує E2EE для всіх повідомлень між користувачами.
• Приватність транзакцій. Хоча самі блокчейн-мережі (типу біткоїна або ефіріуму) є публічними реєстрами, існують криптовалюти з фокусом на приватності, які впроваджують принципи наскрізного шифрування на рівні транзакційних даних. Наприклад, у криптовалюті Zcash при використанні захищених адрес (шилдовані транзакції) деталі переказу шифруються таким чином, що їх може розшифрувати тільки отримувач, який має спеціальний ключ перегляду. Зовнішній спостерігач не побачить ані суми, ані адреси призначення — на блокчейні зберігається лише шифротекст і криптографічний доказ коректності транзакції. Схожі ідеї реалізовано і в інших проєктах (наприклад, в Monero через технологію stealth-адрес і кільцевих підписів).

Переваги E2EE

Наскрізне шифрування значно підвищує безпеку і приватність користувачів у цифровому просторі:

• Конфіденційність повідомлень. Тільки відправник і отримувач мають доступ до вмісту повідомлення. Такий рівень конфіденційності високо цінується правозахисниками, журналістами, бізнесом і звичайними користувачами, яким небайдужа приватність. Експерти з кібербезпеки та цифрові активісти відкрито підтримують впровадження наскрізного шифрування, наголошуючи, що воно допомагає протистояти масовому стеженню і цензурі в інтернеті.
• Безпека навіть у разі зламу сервісу. На відміну від сервісів, які зберігають дані користувачів у відкритому вигляді на своїх серверах, платформи з E2EE не мають доступу до ваших даних, тому не можуть «видати» їх зловмисникам. Навіть якщо хакери зламають сервер служби, що використовує наскрізне шифрування, вони не отримають корисної інформації зі знайдених даних — все зберігається там лише у зашифрованому вигляді. У найгіршому випадку зловмисники зможуть отримати лише метадані (наприклад, факт, що користувач A написав користувачу B о певній годині), але зміст листування залишиться недоступним.
• Захист від перехоплення і атак посередника. E2EE забезпечує захист проти атак типу Man-in-the-Middle під час передачі даних. Навіть якщо хтось перехопить ваш інтернет-трафік, без правильного ключа він не зможе нічого прочитати. Сучасні протоколи наскрізного шифрування також мають вбудовані механізми для підтвердження автентичності співрозмовника (наприклад, перевірочні коди безпеки або QR-коди в Signal, WhatsApp тощо). Після встановлення зашифрованого каналу ви можете звірити з вашим контактом спеціальний код — якщо він збігається у обох сторін, то ніхто не підміняє собою співрозмовника і не підслуховує канал зв’язку. Така перевірка усуває ризик, що зловмисник таємно видає себе за одного з учасників під час початкового обміну ключами.
• Відповідність принципам децентралізації. E2EE відповідає філософії децентралізації, притаманної криптовалютам. Користувач довіряє лише своїм власним пристроям, а не центральному серверу. Це знижує залежність від великих корпорацій і урядових структур, які можуть отримати доступ до даних в централізованих системах.

Обмеження та виклики

Хоча наскрізне шифрування і забезпечує високий рівень безпеки, слід пам’ятати про деякі його обмеження і нюанси:

• Захист лише «в дорозі». E2EE захищає дані під час транзиту, але не убезпечує кінцеві пристрої. Повідомлення зберігаються у відкритому вигляді на вашому телефоні чи комп’ютері (вже після розшифрування), тому якщо хтось отримає фізичний доступ до вашого пристрою або зламає його, він зможе прочитати переписку. Наприклад, шкідливе ПЗ на смартфоні здатне робити знімки екрану або реєструвати натискання клавіш — такі атаки обходять шифрування, бо діють до шифрування або після дешифрування даних.
• Метадані не шифруються повністю. Навіть у системах з наскрізним шифруванням певні дані про взаємодію сторін можуть бути видимі. Зазвичай приховано зміст повідомлень, але факт комунікації, час відправлення, обсяг даних або інформація про онлайн-статус користувачів можуть бути доступні сервісу чи спостерігачам. Метадані теж можуть багато розповісти (хто з ким і як часто спілкується), і це залишається викликом для приватності. Повністю приховати сам факт комунікації складно: наприклад, у мережі Bitcoin всі транзакції публічні за дизайном, а використання мережевого трафіку може бути помітним. Отже, E2EE потрібно доповнювати іншими інструментами (міксерами, анонімними мережами), якщо необхідна повна анонімність.
• Протистояння з боку урядів і регуляторів. Розповсюдження наскрізного шифрування викликало занепокоєння деяких урядів та правоохоронних органів. Аргумент опонентів: злочинці можуть зловживати E2EE, спілкуючись «під завісою» шифрування, і таким чином ховатись від слідства. Спецслужби скаржаться, що навіть за наявності ордера вони не можуть отримати потрібні переписки, що відбувалися з використанням E2EE. Це призвело до законодавчого тиску на технологічні компанії. Приміром, у Великобританії в 2023 році був ухвалений закон Online Safety Act, що теоретично дозволяє регулятору вимагати від месенджерів сканування вмісту навіть за умови E2EE, що фактично зобов’язує компанії послабити шифрування. Подібні законопроєкти обговорюються і в ЄС.
• Складність впровадження та юзабіліті. Ще один виклик — технічна складність інтеграції E2EE та зручність для користувачів. Шифрування і управління ключами — непрості завдання, і розробникам потрібно все налаштувати так, щоб пересічний користувач не заплутався. Більшість сучасних застосунків роблять це «під капотом» непомітно для нас. Однак існують сценарії, коли користувачу доводиться мати справу з ключами (наприклад, PGP-листи вимагають вручну обмінятися публічними ключами або підтвердити відбитки ключів співрозмовника). Для масового впровадження E2EE сервіси прагнуть спростити ці процеси.