NÄIN TOIMII. alakirjoituksen historia ulottuu tuhansien

Transkriptio

1 NÄIN TOIMII MTÅRVCC KRYPTA Verkkopankissa asiointi olisi mahdotonta ilman teknisiä salausmenetelmiä. Tietoturvasta huolestunut kotikäyttäjä voi suojata myös tärkeät tiedostonsa tehokkaalla salauksella. S alakirjoituksen historia ulottuu tuhansien vuosien päähän. Viestien piilottamiseen on kehitetty aikojen kuluessa monia menetelmiä, joista tunnetuimpiin kuuluu Julius Caesarin mukaan nimetty salakirjoitus. Rooman hallitsijan kerrotaan salanneen sotajoukkojensa komentajien kanssa käydyn kirjeenvaihdon menetelmällä, jossa viestin jokainen kirjain korvattiin siirtymällä aakkostossa kolme merkkiä eteenpäin. Yksinkertainen koodi riitti tiettä- 66 västi suojaamaan tärkeät sanomat ulkopuolisilta. Tietotekniikan myötä salakirjoituksesta on tullut jokapäiväinen ja välttämätön työkalu. Verkkopankkien ja -kauppojen lisäksi monet muutkin sivustot varmistavat tietoturvan tehokkaalla salauksella, joka suojaa käyttäjän tietokoneen ja sivuston välillä kulkevan tiedon ulkopuolisilta ja takaa, että sivusto on luotettava. Sivuston käyttäjä ei välttämättä tule huomanneeksi koko asiaa, sillä selain ja palvelin huolehtivat digi- taalisesta salauksesta automaattisesti. Onneksi niin, sillä nykyaikaiset, matemaattisiin algoritmeihin perustuvat salausmenetelmät ovat paljon monimutkaisempia kuin antiikin aikaiset koodikielet. Aukko Caesarin koodissa Kirjainten korvaamiseen perustuvalla salakirjoituksella on monia heikkouksia. Menetelmä tuottaa yhdelle kirjaimelle aina saman vastineen, joten koodin murtaminen onnistuu tutkimalla salatussa tekstissä esiintyvien kirjainten yleisyyksiä ja vertaamalla tuloksia kirjainten yleisyyteen kyseisessä kielessä. Armeijoilla ja tiedustelupalveluilla on perinteisesti ollut merkittävä rooli entistä tehokkaampien salakirjoitusmenetelmien kehittämisessä. Saksalaisten salaisena aseena toisessa maailmansodassa oli sähkömekaaninen Enigma-salauslaite, jonka avulla viestiliikenne voitiin suojata helposti ja tehokkaasti. Jatkuu seuraavalla sivulla

2 COKPGP Salaperäiseltä näyttävä koodi MTÅRVCCOKPGP on muodostettu vaihtamalla alkuperäisen sanan kryptaaminen kukin merkki aakkosissa kahden merkin päässä olevaan kirjaimeen. Antiikin ajoilta peräisin oleva salakirjoitusmenetelmä ei enää riitä tärkeiden tietojen suojaamiseen. AAMINEN SANASTOA SELKOTEKSTI Alkuperäinen, selväkielinen teksti. SALATEKSTI Salattuun muotoon muutettu teksti SALAUSAVAIN Merkkijono, jonka avulla salateksti tuotetaan ja puretaan. PURKAMINEN Salatun tekstin palauttaminen selväkieliseksi. Kryptaus suojaa kirjautumisen Salausta eli kryptausta käytetään varmistamaan, että tietty viesti on vain niiden henkilöiden luettavissa, joille viesti on tarkoitettu. Salauksella voidaan myös varmentaa osapuolten aitous. Tätä salausmenetelmää nimitetään digitaaliseksi allekirjoitukseksi tai sähköiseksi varmenteeksi. Kaikille käyttäjille tutuin varmenteiden käyttökohde lienee varmasti verkkopankki. Verkkopankissa käytetään aina vahvaa tunnistautumista. Tämä menetelmä samalla kertaa sekä suojaa verkkoliikenteen pankin ja käyttäjän välillä että varmentaa kummankin osapuolen aitouden. Verkkopankkia käyttäessäsi tietokoneesi on suojatussa yhteydessä pankin palvelimelle. Kaikki liikenne tapahtuu salatussa muodossa. Teksti: Steffen Slumstrup Nielsen. Kuva: Shutterstock /Everett Historical. 67

3 NÄIN TOIMII Jatkoa edelliseltä sivulta Enigman tarinaan liittyvät myös murtamattomana pidetyn järjestelmän inhimilliset heikkoudet. Brittiläisten johtama tutkijaryhmä onnistui selvittämään salauksen muun muassa hyödyntämällä viesteissä toistuvasti käytettyjä, tunnettuja vakiolauseita. Tietotekniikka on mahdollistanut 1970-luvulta alkaen kahteen avaimeen perustuvat salausmenetelmät. Epäsymmetrisessä salauksessa viesti salataan avainparin julkisella avaimella, jonka jälkeen viestin voi lukea vain avainparin salaisen avaimen omistaja. Laskentatehon kasvaessa salausalgoritmeista on kehitetty entistä monimutkaisempia. Yleisimmin käytetty julkisen avaimen salaustekniikka RSA hyödyntää erittäin suuria alkulukuja, joiden avulla voidaan muodostaa murtovarmoina pidettyjä salausavaimia. Salasana ei aina riitä Verkko-ostosten tekeminen sujuu tehokkaiden salausmenetelmien ansiosta turvallisesti käyttäjän huomaamatta. Tuttujenkin ohjelmien tietoturvatoiminnot voivat sen sijaan joskus yllättää yksityisyydestään huolestuneen kotikäyttäjän. Esimerkiksi Microsoft Wordin sisältämä salasanasuojaus estää ainoastaan asiakirjan avaamisen ohjelmassa. Toiminto ei kuitenkaan muunna asiakirjan sisältöä salattuun muotoon, joten kuka tahansa voi avata tiedoston näkyviin sopivalla tekstieditorilla. Tärkeiden tiedostojen turvaamiseen on onneksi tarjolla varsin helppokäyttöisiä työkaluja. Kotikäyttäjä voi suojata haluamansa tiedostot tai kansiot ulkopuolisilta salausohjelmalla, joka pakkaa alkuperäiset kohteet salatussa muodossa. Salatun paketin voivat avata vain ne, joilla on hallussaan salaukseen käytetty salasana. Salauksen avulla voi esimerkiksi lähettää turvallisesti henkilökohtaisia tietoja sisältäviä tiedostoja sähköpostitse tai suojata muistitikulle tallennettavat tiedostot. Neuvomme artikkelin lopussa, kuinka salaat tiedostoja ilmaisella Silver Key Free -ohjelmalla. Https takaa sivuston turvallisuuden Selaimen osoitekentässä verkkosivun osoitteen edellä oleva https-merkintä kertoo, että yhteys tietokoneen ja sivuston välillä on suojattu. Salatun yhteyden avulla voi varmistua myös siitä, että sivusto on aito. Kaikilla https- yhteyttä käyttävillä sivustoilla on digitaalinen varmenne, jonka nettiselain pystyy todentamaan. Https-yhteys on suojattu SSL- tai TLS-tekniikalla. Tämä tarkoittaa, että kaikki käyttäjän selaimen ja sivuston palvelimen välillä liikkuva tieto on salatussa muodossa, eivätkä ulkopuoliset voi päästä käsiksi tietoon. Useimmissa nettiselaimissa suojatun yhteyden tunnistaa osoiterivillä olevasta lukkokuvakkeesta. Osoitekentän alussa oleva https-tunnus tarkoittaa, että sivusto käyttää suojattua yhteyttä. Sivustolla on myös digitaalinen varmenne. Nettiselain näyttää varoituksen, jos se huomaa ongelman sivuston käyttämässä varmenteessa. Varoitus on erilainen eri selaimissa. Alkuluku sisältää 160 numeroa. Tunnetuin epäsymmetrinen salausalgoritmi RSA luo salausavaimet pitkien alkulukujen avulla. Salauksen purkaminen veisi tehokkaimmaltakin supertietokoneelta tuhansia vuosia. 68

4 Symmetrinen ja epäsymmetrinen salaus Tiedon salaamisessa on käytetty monenlaisia menetelmiä alkaen yksinkertaisesta kirjainten vaihtamisesta aina monimutkaisiin algoritmeihin, joiden avulla voidaan tuottaa käytännössä murtovarmoja koodeja. Perinteinen menetelmä: Symmetrinen salaus Symmetrisessä salausmenetelmässä viestin lähettäjä ja vastaanottaja käyttävät yhteistä salausavainta. Lähettäjä voi salata viestin esimerkiksi jollakin salausalgoritmilla, jonka jälkeen koodattu viesti toimitetaan vastaanottajalle. Vastaanottaja purkaa viestin käyttämällä samaa salasanaa, jolla viesti on koodattu. Tehokkaimmat symmetriset algoritmit ovat sinänsä erittäin varmoja, mutta menetelmällä on myös ilmeiset heikkoutensa. Salauksen voi purkaa kuka tahansa, joka tietää salasanan. Niinpä koodatun viestin salasana pitää saada toimitettua vastaanottajalle ilman, että se joutuu vääriin käsiin. Moderni menetelmä: Epäsymmetrinen salaus Nykyisin tiedon salaamiseen käytetään useimmiten epäsymmetristä salausta. Menetelmää kutsutaan myös julkisen avaimen salaukseksi. Tekniikan kehittivät yhdysvaltalaiset ja brittiläiset tutkijat 1970-luvulla. Menetelmä perustuu avainpariin, joista toinen on julkinen ja toinen yksityinen. Viestin salaamiseen käytetään vastaanottajan julkista avainta. Salatun viestin voi tämän jälkeen purkaa ainoastaan avainparin salaisella avaimella, joka on tiedossa vain vastaanottajalla itsellään. Julkisen avaimen menetelmää voidaan käyttää myös lähettäjän varmentamiseen ilman viestin salaamista. Jos lähettäjä allekirjoittaa viestin omalla salaisella avaimellaan, voi vastaanottaja tarkistaa asian käyttämällä lähettäjän julkista avainta. Epäsymmetrisessä salausmenetelmässä tarvittava avainpari luodaan salausohjelman avulla. Tämän jälkeen julkinen avain voidaan jakaa vastaanottajille esimerkiksi luotettavaksi tiedetyn verkkopalvelun kautta. Salainen avain on sen sijaan vain käyttäjän hallussa. Avainparin julkisen avaimen voi paljastaa huoletta kenelle tahansa, sillä salaista avainta ei voida selvittää julkisen avaimen perusteella. Leo Hei Liisa! 1. Leo kirjoittaa viestin Liisalle. Liisa Hei Liisa! 6. Vain Liisa voi lukea Leon viestin. Julkinen avain 6EB E03CE4 Salainen avain 2. Viesti salataan käyttämällä Liisan julkista salausavainta. 3. Salausavain muuttaa viestin lukukelvottomaan muotoon. 4. Viestin sisältö on suojassa, vaikka viesti joutuisi vääriin käsiin. 5. Liisa purkaa salatun viestin omalla yksityisellä avaimellaan. Epäsymmetrisessä salauksessa käytetään kahden avaimen muodostamaa paria viestin salaamiseen ja purkamiseen. 69

5 NÄIN TOIMII Caesarin koodi oli yksinkertainen Julius Caesarin kerrotaan käyttäneen salakirjoitusmenetelmää, jossa jokainen kirjain korvattiin siirtymällä aakkosjärjestyksessä tietty määrä kirjaimia eteenpäin. Salaus on helposti murrettavissa tutkimalla kirjainten yleisyyttä. Suomen kielen yleisin kirjain on a, joten myös salatun tekstin yleisin kirjain vastaa todennäköisesti a-kirjainta. Jos tekstissä on esimerkiksi paljon d-kirjaimia, on salaus tehty siirtymällä aina kolmen merkin verran eteenpäin. X... A B C D E F G H Y Z A B C D E... Caesarin koodi on helppo murtaa, sillä kukin kirjain on korvattu aina yhdellä ja samalla merkillä. Enigma saksalaisten salainen ase Natsi-Saksan käyttämä Enigma-salauslaite oli tekniikaltaan varsin kehittynyt. Koodin purkamisessa tarvittiin onnea ja matematiikkaa. Viestin lähettäjä ja vastaan ottaja käyttivät tekstin koodaamiseen ja purkamiseen samanlaista laitetta. Saksalaiset käyttivät toisen maailmansodan aikana viestittämiseen Enigmalaitetta, jonka avulla viesti voitiin koodata erittäin tehokkaalla salauksella. Britit onnistuivat kuitenkin salauksen murtamisessa, minkä arvellaan vaikuttaneen sodan kulkuun merkittävästi. Salauslaite oli alun perin kehitetty kaupalliseen käyttöön jo luvulla. Sodan lähestyessä Saksan asevoimat kehittivät laitteesta omat versionsa. Salauksen murtamisessa auttoivat muun muassa viestien toistuvat vakiolauseet, joiden avulla tekstin koodaustapa voitiin selvittää. Brittiläiset koodinmurtajat saivat apua Puolan tiedustelupalvelun tutkijoilta, jotka olivat saaneet käsiinsä laitteen varhaisen version. Valotaulu Heijastin K N C Pyörivät kiekot 3 S X Esimerkki: Näppäimistöllä painetaan O-kirjainta 1, jolloin en simmäinen kiekko liikkuu 2. Kukin kiekko korvaa kirjaimen toisella merkillä 3. Koodiksi tulee I, jonka merkki syttyy valotaulussa 4. Y 4 I I O 2 O 1 Näppäimistö Näin Enigma toimii Enigma-laite sisältää näppäimistön sekä kolmesta pyörivästä kiekosta koostuvan mekanismin. Kuhunkin kiekkoon on merkitty 26 aakkosta. Kun käyttäjä valitsee näppäimistöltä kirjaimen, ensimmäinen kiekko liikahtaa yhden pykälän ja korvaa kirjaimen toisella merkillä. Kukin kiekko koodaa vuorollaan jokaisen kirjaimen eri merkiksi. Alkuperäisen kirjaimen lopullinen koodattu merkki syttyy näppäimistön yläpuolella olevaan valotauluun. Kun viestin jokainen kirjain on koodattu, teksti voidaan lähettää vastaanottajalle esimerkiksi morse-koodilla sähköttämällä. Vastaanottaja kirjoittaa viestin omalla laitteellaan, joka purkaa koodatut kirjaimet selkokielisiksi. Kiekkojen lähtöasetukset määritellään päivittäin vaihtuvalla yleiskoodilla sekä viestikohtaisella koodiavaimella Enigma-salauslaite pystyi luomaan jokaiselle merkille lähes 159 kvintiljoonaa vaihtoehtoa. 70

6 Silver Key Free Lataa ohjelma täältä: Luo tiedostosta salattu paketti, jonka voi avata vain salasanan avulla. JÄRJESTELMÄ Windows 10, 8, 7, Vista tai XP KIELI Englanti Näin salaat tiedoston tai kansion Silver Key Free on ilmainen ohjelma, jonka avulla voi muuttaa tiedostoja ja kansioita salattuun muotoon. Salatun tiedoston voi purkaa vain oikean salasanan avulla. Kerromme, kuinka salaat yksittäisen tiedoston Lataa ja asenna ohjelma Etunurkasta. Voit ohittaa asennuksen 1 lopuksi ohjelman esittelyn poistamalla valintamerkin 1. Valitse Finish 2. 2 Valitse salattava tiedosto tai kansio napsauttamalla kohdetta 3 2 hiiren kakkospainikkeella. Valitse kohdevalikosta Create Parcel 4. 4 Kirjoita haluamasi salasana 5 3 ja valitse Re-enter 6. Kirjoita sitten salasana uudelleen 7. Valitse lopuksi OK Ohjelma luo tiedostosta salatun 4 kopion, jonka päätteenä on.sk. Salatun tiedoston voi avata kaksoisnapsauttamalla tiedoston nimeä 9. Kirjoita edellä valitsemasi 5 salasana 10 ja valitse OK 11. Tiedostoa ei pysty avaamaan ilman salauksessa käytettyä salasanaa. Seuraavaksi voit valita tietokoneelta kansion 12, johon 6 salattu tiedosto tallennetaan selkokielisenä. Valitse lopuksi OK 13. Kuva: Shutterstock/Everett Historical ja PerseoMedusa. 71