⚠️ HACKER e COMPUTER QUANTISTICI: la nostra crittografia ha qualche chance?

Immaginate di ricevere una mail da un servizio che utilizzate spesso, magari un e-commerce da cui avete acquistato di recente, o magari il vostro password manager. Nella mail c'è scritto che l'azienda ha subito un attacco informatico e che gli hacker hanno messo le mani sul database che contiene le credenziali di accesso e le carte di credito di tutti i clienti. La società però vi rassicura: tutti i dati e lo stesso database erano cifrati usando i migliori algoritmi di crittografia possibili. Tirate un sospiro di sollievo e non ci pensate più. D'altronde sapete che per un computer normale ci vogliono centinaia di anni per violare la crittografia moderna, quindi gli hacker hanno in mano qualcosa di completamente inutilizzabile. Quello che non sapete però è che per gli hacker non è un problema se i dati non sono leggibili. È vero che un computer normale non può violare facilmente i moderni algoritmi di crittografia, ma è vero anche che i computer quantistici sono alle porte e con loro la possibilità di rendere quel database leggibile nel giro di pochi giorni. Questa La tecnica si chiama Harvest Now, Decrypt Later, ed è una delle minacce più temute dai ricercatori di sicurezza. Ma come sempre, per capire bene di cosa si tratta, dobbiamo partire dall'inizio. Ciao a tutti e benvenuti in questo nuovo video. Dopo aver parlato di cosa sono i computer quantistici e di come funzionano, è il momento di capire perché possono essere effettivamente pericolosi e cosa si sta già facendo per prevenire i nuovi rischi che inevitabilmente porteranno con sé. Partiamo dal presupposto che, come ci siamo già detti, i computer quantistici, per come sono stati teorizzati oggi, saranno usati per lo più per violare i nostri algoritmi di crittografia. Può sembrare un utilizzo minimale rispetto a quello che fa un computer come quelli che usiamo già, ma ripeto ancora, siamo nel campo delle teorie e delle prime sperimentazioni. Alla fine, se ci pensiamo, anche il primissimo computer moderno, cioè la macchina di Turing, è stato realizzato proprio proprio per violare i codici di cifratura delle comunicazioni militari. Poi invece si è evoluta quella macchina, tanto che oggi usiamo i computer per un'infinità di cose in più. Per cui non è detto che computer quantistici fra 50 anni saranno utilizzati solo per quei pochi scenari che sono stati ipotizzati ad oggi. Visto che però fare ipotesi in questo momento ha poco senso, concentriamoci su quello che sicuramente faranno: violare gli algoritmi di crittografia. Ma che cos'è e come funziona la crittografia? Ci ho fatto un video sopra, ma se ve lo siete perso o non ve lo ricordate più, vi basti sapere che la crittografia è un metodo per rendere un'informazione illeggibile a chi non è autorizzato a vederla. Prendi un messaggio, lo trasformi in qualcosa di assolutamente incomprensibile usando una chiave segreta, e solo chi ha la chiave giusta può leggere quello che c'era scritto. Esistono diversi algoritmi di cifratura, ma bene o male i più noti si basano su un'operazione matematica che in pochissime parole prende due numeri primi giganteschi, anche da 300 cifre e li moltiplica fra loro, ottenendo un numero molto più grande, anche da 1200 cifre. Ecco, la crittografia si basa sul fatto che fare la moltiplicazione è facilissimo per un computer, ma fare il percorso inverso, cioè partire dal risultato e cercare di risalire ai due numeri primi originali che erano stati moltiplicati, è praticamente impossibile per un computer normale. Diciamo che è un po' come rompere un uovo: per farlo ci vuole un attimo, ma provate a ricostruirlo dopo averlo rotto e aver mescolato il tuorlo boom. In bocca al lupo! Il problema è che un matematico di nome Peter Shor ha ideato un algoritmo pensato per i computer quantistici che fa esattamente quello che un computer classico non riesce a fare, cioè prende quel numero enorme e lo scompone nei due numeri primi originali in un tempo tutto sommato ragionevole. La cosa più ironica è che questo algoritmo è stato ideato nel 1994, cioè A malapena esisteva internet, figuriamoci computer quantistici che non esistono ufficialmente manco adesso. E questo matematico si è portato avanti e ha detto: oh, io intanto l'algoritmo quantistico per violare la crittografia lo invento, poi vedremo se riusciremo mai a usarlo. Io adoro dei matematici che risolvono problemi che ancora nemmeno esistono. Detto questo, l'algoritmo di Shor per fortuna ha due difetti. Dico per fortuna perché stiamo parlando di violare la crittografia e non è cosa buona e giusta. Il primo difetto è che è pensato per girare su computer quantistici con centinaia di migliaia di qubit. Quindi non è una cosa che si può fare adesso, ancora siamo lontani dall'ottenere quel risultato. Le stime dicono che ci vorrà almeno il 2030, che in realtà è molto vicino, ma siamo ancora in tempo per intervenire, come vedremo fra poco. Il secondo difetto è che è in grado di violare la crittografia asimmetrica, ma non quella simmetrica. Sapete tutti cosa sono, perché so che avete visto tutti il mio video sulla crittografia, ma farò un refresh lo stesso. La crittografia asimmetrica prevede che io abbia due chiavi: una pubblica e una privata. La pubblica la conoscono tutti, la privata la conosco solo io, ma le due chiavi sono comunque collegate. Vuol dire che se qualcuno vuole scrivermi un messaggio in codice potrà cifrarlo usando la mia chiave pubblica, e solo io con la mia chiave privata sarò in grado di decifrarlo. Vi avevo fatto l'esempio della cassetta delle lettere: tutti sanno dov'è la mia cassetta delle lettere, quindi tutti possono metterci dei messaggi dentro, ma solo io che ho la chiave posso aprirla e leggerli. E Chiaramente cassetta delle lettere e chiave sono collegati, perché la mia chiave aprirà solo quella cassetta delle lettere. La crittografia simmetrica invece prevede che due persone che vogliono comunicare si mettano d'accordo su una chiave e usino entrambe la stessa. Sarebbe come mettersi d'accordo, mettere tutti i messaggi dentro a una cassettina chiusa a chiave, ma tutte e due le persone hanno la chiave che può aprirla. La crittografia simmetrica è basata su algoritmi molto più efficienti e veloci, ma meno sicuri, perché se qualcuno riesce a a intercettare la chiave mentre le due persone se la stanno scambiando riuscirà a leggere tutto. Di contro la crittografia asimmetrica è più sicura perché non c'è una condivisione delle chiavi, quella pubblica la conoscono tutti e quella privata non va condivisa per nessun motivo. Però è molto lenta perché è basata su quelle operazioni matematiche di moltiplicazioni dei giga numeri primi di cui ho parlato prima. Per adesso vi basti sapere che Criptografia asimmetrica: sicurissima ma lenta. Criptografia simmetrica: veloce ma meno sicura perché c'è il rischio che la chiave venga intercettata. Come abbiamo risolto questa cosa? Quale tecnica di crittografia abbiamo scelto nella nostra società? Semplice, un mix delle due. Si usa la crittografia asimmetrica, quindi quella lenta ma molto sicura, per mettersi d'accordo su una chiave comune, così non c'è il rischio che questa chiave venga intercettata. Poi, una volta che è stata scambiata la chiave, Si usa la crittografia simmetrica per tutte le altre comunicazioni perché è velocissima e appunto non abbiamo più il problema che qualcuno ci rubi la chiave. So che qualcuno di voi adesso penserà: io veramente non ho mai usato nessuno dei due tipi di crittografia, non ho mai scambiato chiavi con nessuno e non ho mai cifrato proprio niente. In realtà questa cosa ci succede in automatico tutte le volte che ci colleghiamo ad esempio a un sito HTTPS come il nostro home banking. Fase 1: crittografia asimmetrica. Il nostro browser quindi ad esempio Google Chrome, si collega al sito della banca. Il sito della banca manda al nostro browser la sua chiave pubblica. Il browser la usa per cifrare un messaggio che contiene appunto una chiave simmetrica casuale generata al momento e la invia al sito web. Solo il sito che ha la chiave privata corrispondente può decifrare quel messaggio. E a questo punto entrambi hanno la stessa chiave simmetrica segreta senza che nessuno l'abbia mai trasmessa in chiaro e senza che quindi sia possibile intercettarla in qualche modo. Fase 2: crittografia simmetrica. Da qui, visto che ormai sito e browser si sono scambiati la chiave, tutta la comunicazione vera e propria, quindi quanti soldi abbiamo in banca, i bonifici che vogliamo fare, le credenziali di accesso, i movimenti, eccetera eccetera, tutto quanto viene cifrato con quella chiave simmetrica condivisa, perché è molto più veloce, leggera rispetto alla crittografia asimmetrica. Quindi la asimmetrica serve solo per il primo contatto, per scambiarsi in sicurezza la chiave segreta. Poi si butta via e si usa l'asimmetrica invece per tutto il resto. Ora, l'algoritmo di Shor non può nulla sulla crittografia simmetrica, quella che si ha quando i due sistemi hanno già una chiave in comune. E questo perché non è un indovino, non puoi intuire quale sia la chiave. Sono codici alfanumerici con un sacco di cifre e totalmente casuali. Quella asimmetrica invece si basa appunto su quell'operazione matematica di moltiplicazione posizione dei due numeri, quindi una volta che arriveranno davvero i computer quantistici, l'algoritmo di Shor permetterà loro di violare la crittografia asimmetrica senza nessun problema. Noi però abbiamo detto anche che per adesso si usa quasi sempre la crittografia simmetrica, quella che i computer quantistici non possono violare, quindi siamo a posto, giusto? Sbagliato, perché come dicevo, per violare quella simmetrica basta mettere le mani sulla chiave di cifratura. Che le persone si scambiano utilizzando la crittografia asimmetrica, che invece è violabile dall'algoritmo di Shor. Ed è qui che entra in gioco una nuova moda fra gli hacker che si chiama appunto harvest now, decrypt later, frase che potremmo tradurre con raccogli adesso, decifra poi. Gli attaccanti, spesso anche sponsorizzati da stati o governi, intercettano tutte le comunicazioni cifrate che riescono. Per esempio, stanno lì e intercettano tutti i pacchetti di messaggi messaggi che si scambiano il nostro browser e il sito della nostra banca. Non decifrano queste comunicazioni perché al momento non possono farlo, quindi le tengono lì in modo completamente illeggibile e le archiviano, le conservano in server dedicati in attesa del giorno in cui i computer quantistici saranno abbastanza potenti da decifrare tutto senza problemi. Mettendo le mani su un pacchetto di comunicazioni avranno il primo messaggio che i due sistemi si sono scambiati usando la crittografia asimmetrica. Contenente la chiave condivisa per le comunicazioni successive. Quindi gli hacker con l'algoritmo di Shor decifreranno questo messaggio, poi una volta scoperta la chiave saranno in grado di leggere anche tutte le comunicazioni successive. C'è anche un dettaglio economico che rende questa pratica, l'harvest now, decrypt later, particolarmente attraente per chi attacca, cioè che il costo è praticamente nullo. Archiviare dei dati oggi costa poco o niente, soprattutto per gli attaccanti pagati da uno lo Stato o per i grandi gruppi criminali organizzati. Quindi gli attaccanti oggi possono raccogliere una marea di dati e salvarli in attesa del 2030. È per questo motivo che il NIST, cioè l'ente americano che definisce gli standard di sicurezza un po' per tutto il mondo, ha fissato il 2035 come data limite per abbandonare gli algoritmi crittografici attuali, che saranno sicuramente violati dai computer quantistici. Quindi se i computer quantistici arrivano scatteranno nel 2030 e gli attuali algoritmi di crittografia verranno abbandonati solo nel 2035, in teoria ci aspettano 5 anni di Far West. Nella pratica, per fortuna, abbiamo chi sta già lavorando per noi. La comunità scientifica si è mossa con largo anticipo e sta già lavorando con ottimi risultati ai nuovi algoritmi che vengono chiamati di crittografia post quantum, quindi dopo l'avvento dei computer quantistici. L'idea di fondo è semplice: se gli algoritmi di crittografia attuali si basano su problemi matematici che un computer quantistico può risolvere, creiamone di nuovi basati su problemi matematici che un computer quantistico non può risolvere. Alla fine la crittografia che usiamo oggi ha una storia recente, gli algoritmi vengono creati e superati ogni tot di anni, quindi arrivare a degli algoritmi post quantum era in realtà un'evoluzione naturale. Nel 2016, quindi già 10 anni fa, in che senso sono passati 10 anni? Il NIST ha lanciato un concorso per selezionare i migliori algoritmi post quantum. E nel 2024 ne ha approvati ben 3 diversi: uno per scambiarsi le chiavi in modo sicuro e due per le firme digitali. E la cosa bella è che non serve un computer quantistico per applicare questi algoritmi di crittografia. Sono semplicemente operazioni matematiche diverse rispetto a quelle che usiamo ora. I nostri computer sono perfettamente in grado di farle. A loro basta che diciamo: guarda, usa questo algoritmo anziché quest'altro. Altro, ma di fatto non gli cambia nulla. L'unico inconveniente, questo sì, è che sono algoritmi chiaramente più lenti e pesanti. Quindi ci aspettiamo anche che nei prossimi anni arrivino processori sempre più potenti dentro ai nostri computer, in modo che non sentiamo una differenza troppo grande tra un computer che adesso va veloce perché gli algoritmi di crittografia sono quelli che riesce a gestire, e un domani dove dovrà gestire degli algoritmi più complicati. La paura sarà più che altro su quei sistemi connessi a internet che non possono permettersi di avere processori super avanzati. Penso a tutto il mondo degli elettrodomestici smart, come la telecamera che usiamo per controllare il nostro gatto, il frigo che ci dice quando è ora di comprare il latte, il tostapane che rende il nostro pane proprio del colore Pantone 4645 XGC. Ma anche per questo problema c'è una soluzione, e chi mi segue da tempo ormai sa già qual è: comprare una una bella baita in montagna e fuggire dal mondo civilizzato. Bene, come sempre spero che il video di oggi vi sia piaciuto, e come sempre fatemi sapere nei commenti cosa ne pensate. Pensavo di chiudere qui l'argomento computer quantistici, ma visto che è una domanda che mi avete fatto in tanti, ho deciso di dedicare il prossimo video a rispondere a questo quesito: cosa succede se uniamo l'intelligenza artificiale ai computer quantistici? Vi anticipo già che la risposta non è la sconfitta dell'umanità, però devo dire che non mi aspettavo ci fossero studi in merito invece ci sono e sono anche molto interessanti. Quindi ora che sapete tutto sugli IA e sui computer quantistici non potete perdervelo. A presto!