Na czym polega szyfrowanie danych?

Właściciele firm i specjaliści IT stoją przed wyzwaniem ochrony danych przed wyciekiem czy naruszeniem integralności. Ataki brute-force testują miliardy kombinacji kluczy w poszukiwaniu słabych punktów, więc odpowiednie zabezpieczenie informacji staje się niejednokrotnie kwestią przetrwania firmy na rynku. Przyjrzyjmy się, jak szyfrowanie danych chroni firmowe zasoby i jakie techniki kryptograficzne warto wdrożyć.

Co to jest szyfrowanie danych i na czym polega?

W standardowym ujęciu, szyfrowanie danych przekształca czytelne informacje w nieczytelny ciąg znaków przy użyciu algorytmów matematycznych i kluczy kryptograficznych. Proces zaczyna się od tekstu jawnego – na przykład dokumentu Word czy arkusza Excel – który algorytm AES przekształca w szyfrogram. Tylko osoba posiadająca właściwy klucz może przywrócić dane do pierwotnej formy.

Kryptografia, będąca podstawą szyfrowania, zajmuje się matematycznymi metodami zabezpieczania informacji. W praktyce biznesowej oznacza to ochronę danych w dwóch stanach: podczas przechowywania na dyskach (dane w spoczynku) oraz podczas przesyłania przez internet (dane w tranzycie).

Firmy szyfrują numery PESEL pracowników, dane bankowe kontrahentów, hasła dostępowe do systemów oraz poufną dokumentację. W kontekście RODO, szyfrowanie stanowi jeden z technicznych środków bezpieczeństwa zalecanych przez UODO. Protokoły SSL/TLS zabezpieczają połączenia HTTPS między przeglądarką klienta a serwerem sklepu internetowego czy bankowością elektroniczną.

Szyfrowanie danych – algorytmy symetryczne i asymetryczne

Kryptografia wykorzystuje dwa rodzaje algorytmów, różniące się sposobem użycia kluczy. Szyfrowanie symetryczne stosuje ten sam klucz do szyfrowania i deszyfrowania – działa jak zamek, do którego pasuje jeden klucz. Szyfrowanie asymetryczne używa pary kluczy, a więc klucza publicznego do szyfrowania i prywatnego do odszyfrowania.

Dodatkowo, stosuje się algorytmy krzywych eliptycznych (ECC), które przy krótszych kluczach zapewniają bezpieczeństwo równoważne RSA z długimi kluczami. ECC z kluczem 521-bitowym odpowiada RSA-4096, zużywając przy tym mniej mocy obliczeniowej. Infrastruktura klucza publicznego (PKI) zarządza certyfikatami cyfrowymi, weryfikując tożsamość stron w komunikacji elektronicznej.

Algorytmy symetryczne

Pierwszy rodzaj to algorytmy symetryczne, wyróżniające się szybkością działania przy szyfrowaniu dużych plików. AES (Advanced Encryption Standard) z kluczem 256-bitowym jest standardem w instytucjach rządowych USA dla dokumentów tajnych. Twofish i Triple DES (3DES) stanowią sprawdzone alternatywy, choć 3DES ustępuje miejsca nowszym rozwiązaniom.

Historyczny DES z 56-bitowym kluczem można złamać w kilka dni używając współczesnego sprzętu. Triple DES stosuje potrójne szyfrowanie, wydłużając efektywny klucz do 168 bitów. Twofish, finalista konkursu na standard AES, oferuje klucze od 128 do 256 bitów.

Te algorytmy napędzają Full Disk Encryption – BitLocker w Windows czy FileVault w macOS szyfrują całe dyski. Odporność na ataki brute force rośnie wykładniczo z długością klucza. AES-256 wymaga 2^256 prób, co przy obecnej technologii zajęłoby biliony lat.

Algorytmy asymetryczne

Algorytm asymetryczny RSA dominuje w zabezpieczaniu komunikacji internetowej. Jego siła opiera się na trudności rozkładu bardzo dużych liczb na czynniki pierwsze. Klucz publiczny szyfruje wiadomość, którą tylko posiadacz klucza prywatnego może odczytać.

ECDSA i inne warianty ECC zyskują obecnie popularność w urządzeniach mobilnych i IoT. Krótsze klucze ECC oznaczają szybsze obliczenia i mniejsze zużycie baterii – co jest ważne przy ograniczonych zasobach, jakimi dysponują smartfony czy czujniki przemysłowe.

Zarządzanie kluczami asymetrycznymi wymaga infrastruktury PKI z urzędami certyfikacji (CA), listami unieważnionych certyfikatów (CRL) i protokołami weryfikacji OCSP. Bezpieczne przechowywanie kluczy prywatnych w modułach HSM lub smart kartach chroni przed kompromitacją.

Dlaczego należy stosować szyfrowanie firmowych danych? 10 ważnych aspektów.

1. Poufność danych – przechwycone dane pozostają bezużyteczne bez klucza. Przestępca, który wykradnie bazę klientów, zobaczy tylko losowe znaki zamiast numerów kart kredytowych czy adresów.

2. Ochrona przed kradzieżą – skradziony laptop z zaszyfrowanym dyskiem BitLocker nie ujawni firmowych tajemnic. TPM w połączeniu z PIN-em blokuje dostęp nawet po wyjęciu dysku.

3. Integralność informacji – podpisy cyfrowe wykrywają każdą zmianę w dokumencie. Umowa podpisana certyfikatem kwalifikowanym ma moc prawną równą dokumentowi papierowemu.

4. Zgodność z przepisami – RODO wymaga „odpowiednich środków technicznych”, a szyfrowanie pomaga spełnić ten wymóg.

5. Ochrona przed wyciekami – pracownik wysyłający poufne dane przez prywatny email nie spowoduje katastrofy, jeśli pliki są zaszyfrowane hasłem lub certyfikatem.

6. Większe zaufanie klientów – certyfikat EV w pasku adresu pokazuje zieloną kłódkę z nazwą firmy. Klienci widzą, że sklep traktuje bezpieczeństwo poważnie.

7. Bezpieczeństwo transakcji – protokół 3D Secure dodaje warstwę autoryzacji do płatności kartą. Tokenizacja zastępuje numer karty unikalnym identyfikatorem dla każdej transakcji.

8. Ochrona przed ransomware – zaszyfrowane kopie zapasowe w chmurze pozostają bezpieczne nawet gdy ransomware zaszyfruje dyski lokalne.

9. Kontrola dostępu – integracja z Active Directory pozwala automatycznie nadawać i odbierać uprawnienia do zaszyfrowanych folderów przy zmianie stanowiska pracownika.

10. Przeciwdziałanie szpiegostwu – szyfrowanie end-to-end w Teams czy Slack uniemożliwia konkurencji podsłuchanie planów rozwoju produktu podczas pracy zdalnej.

Kompleksowe wdrożenie szyfrowania danych w firmie

Skuteczne wdrożenie szyfrowania danych w firmie to proces złożony z kilku etapów, wymagający uwzględnienia szeregu aspektów. PKI zarządza certyfikatami dla pracowników, serwerów i urządzeń IoT. Każdy element infrastruktury otrzymuje unikalną tożsamość cyfrową weryfikowaną przy każdym połączeniu.

BitLocker z TPM 2.0 szyfruje dyski bez udziału użytkownika. Moduł TPM przechowuje klucze w specjalnym chipie, weryfikując przy starcie, czy BIOS i bootloader nie zostały zmodyfikowane. Przy wykryciu zmian system żąda 48-cyfrowego klucza odzyskiwania przechowywanego w Active Directory.

Rotacja kluczy co 90 dni ogranicza szkody w razie kompromitacji. Monitoring SIEM wykrywa nietypowe wzorce dostępu sugerujące próbę ataku. Certyfikaty SSL z certificate pinning w aplikacjach mobilnych blokują ataki man-in-the-middle na fałszywych hotspotach Wi-Fi.

Dane w chmurze wymagają podwójnej ochrony. Szyfrowanie po stronie klienta przed wysłaniem do Azure czy AWS daje pewność, że nawet administrator chmury nie odczyta plików. Cloud HSM przechowuje klucze główne w dedykowanym sprzęcie zgodnym z FIPS 140-2 Level 3.

W ITCenter wdrażamy rozwiązania szyfrowania dopasowane do branży i wielkości firmy. Przeprowadzamy audyt obecnych zabezpieczeń, projektujemy architektury PKI oraz szkolimy administratorów z zarządzania certyfikatami. Nasze usługi obejmują konfigurację BitLocker w domenie, integrację z systemami SIEM oraz wdrożenie polityk bezpieczeństwa zgodnych z ISO 27001. Skontaktuj się z nami, aby omówić zabezpieczenie Twojej infrastruktury.

Najczęściej zadawane pytania i odpowiedzi

Co to jest kryptografia i jakie ma znaczenie dla szyfrowania danych?

Kryptografia to dziedzina matematyki, zajmująca się metodami zabezpieczania informacji. Dostarcza algorytmy, które przekształcają czytelne dane w format nieczytelny bez odpowiedniego klucza. W praktyce biznesowej kryptografia zabezpiecza hasła przechowywane w bazach danych poprzez funkcje haszujące takie jak SHA-256, chroni komunikację emailową poprzez protokół S/MIME oraz umożliwia tworzenie bezpiecznych połączeń VPN między oddziałami firmy. Bez kryptografii niemożliwe byłoby bezpieczne prowadzenie biznesu w internecie.

Jak działa zarządzanie kluczami szyfrowania i dlaczego jest ważne?

Zarządzanie kluczami to proces obejmujący cały cykl życia klucza kryptograficznego. Rozpoczyna się od generowania klucza w bezpiecznym środowisku, najlepiej w module HSM. Następnie klucze są dystrybuowane do uprawnionych użytkowników przez zabezpieczone kanały. Zazwyczaj co kwartał następuje rotacja, czyli wymiana starych kluczy na nowe. Kopie zapasowe przechowuje się w sejfie lub bezpiecznym repozytorium, a po zakończeniu używania klucze są nieodwracalnie niszczone. Nawet najsilniejsze szyfrowanie jest bezużyteczne, jeśli klucze są źle zarządzane – to jak pozostawienie kluczy do sejfu pod wycieraczką.

Na czym polega szyfrowanie end-to-end i jakie zapewnia korzyści?

Szyfrowanie end-to-end (E2EE) zapewnia, że tylko nadawca i odbiorca mogą odczytać przesyłane wiadomości. Aplikacje takie jak WhatsApp czy Signal szyfrują wiadomość bezpośrednio na telefonie nadawcy, a odszyfrowują dopiero na urządzeniu odbiorcy. Nawet właściciel serwera, przez który przechodzą dane, nie ma możliwości podejrzenia ich treści. Dodatkowo mechanizm Perfect Forward Secrecy generuje nowe klucze dla każdej sesji komunikacyjnej, co oznacza, że przejęcie dzisiejszego klucza nie pozwoli odczytać wczorajszych rozmów.

Jak działa szyfrowanie homomorficzne i gdzie jest stosowane?

Szyfrowanie homomorficzne to przełomowa technologia pozwalająca wykonywać obliczenia bezpośrednio na zaszyfrowanych danych. Bank może analizować zaszyfrowane transakcje klientów bez konieczności poznania konkretnych kwot czy numerów kont. Szpital może zlecić zewnętrznej firmie analizę wyników badań pacjentów przy użyciu sztucznej inteligencji, nie ujawniając przy tym wrażliwych danych medycznych. Wadą tej technologii jest ogromne zapotrzebowanie na moc obliczeniową – operacje są około 10000 razy wolniejsze niż na danych niezaszyfrowanych.

Jakie są zasady i zastosowania Full Disk Encryption?

Full Disk Encryption (FDE) szyfruje każdy sektor dysku twardego, włącznie z plikami systemowymi, przestrzenią wymiany i danymi tymczasowymi. BitLocker w Windows 11 włącza się automatycznie na komputerach wyposażonych w chip TPM 2.0. Po wprowadzeniu PIN-u lub podłączeniu pendrive’a z kluczem odzyskiwania, system odszyfrowuje dane w locie podczas normalnej pracy. Wpływ na wydajność jest minimalny – nowoczesne procesory z instrukcjami AES-NI spowalniają pracę zaledwie o kilka procent.

Jaką rolę pełni Trusted Platform Module w ochronie kluczy?

Moduł TPM to specjalizowany kryptograficzny koprocesor wbudowany w płytę główną komputera. Przechowuje klucze szyfrujące BitLocker, certyfikaty dla Windows Hello oraz pomiary integralności systemu operacyjnego. Chip jest zaprojektowany tak, że fizycznie niszczy przechowywane klucze przy próbie otwarcia jego obudowy lub nieautoryzowanej modyfikacji. Nowsza wersja TPM 2.0 obsługuje algorytm SHA-256 i krzywe eliptyczne, podczas gdy starsza wersja 1.2 wspiera tylko SHA-1 i RSA do 2048 bitów.

Jak działają ataki brute force i jak się przed nimi zabezpieczyć?

Atak brute force polega na testowaniu każdej możliwej kombinacji znaków w poszukiwaniu właściwego hasła lub klucza. Dlatego tak ważna jest długość i poziom skomplikowania hasła. Dla przykładu hasło składające się z 8 znaków da się złamać w kilka godzin, natomiast hasło złożone z 12 znaków przy obecnej technologii może wymagać nawet kilku tysięcy lat. Do ochrony przed atakami brute force służą 256-bitowe klucze szyfrowania, które oferują astronomiczną liczbę kombinacji. Dodatkowo stosuje się blokadę konta po kilku błędnych próbach logowania, weryfikację CAPTCHA oraz uwierzytelnianie dwuskładnikowe z aplikacją TOTP. Warto też wspomnieć o algorytmie haszowania Argon2, który celowo spowalnia proces weryfikacji hasła poprzez zwiększone wymagania pamięci RAM, co znacząco utrudnia masowe ataki.

W jaki sposób szyfrowanie zabezpiecza dane w chmurze?

Szyfrowanie w chmurze działa na trzech poziomach zabezpieczeń. Pierwszy to protokół TLS, który chroni dane podczas przesyłania do centrum danych. Drugi poziom to Storage Service Encryption, gdzie dostawcy tacy jak Azure czy AWS automatycznie szyfrują dane przechowywane na swoich dyskach. Trzeci, najważniejszy poziom, to szyfrowanie po stronie klienta jeszcze przed wysłaniem danych do chmury. Klucze szyfrujące przechowywane w usługach takich jak Azure Key Vault czy AWS KMS podlegają regularnym audytom i automatycznej rotacji. Dodatkowo funkcja backup immutability chroni kopie zapasowe przed modyfikacją przez ransomware przez określony czas, zazwyczaj 30 dni.

W ITCenter mamy wieloletnie praktyczne doświadczenie w obszerze infromatyki dla firm oraz cyberbezpieczeństwa w biznesie. Wdrażamy szyfrowanie zgodne z wymogami Twojej branży. Sprawdź naszą ofertę pod adresem: https://itcenter.pl/oferta/bezpieczenstwo/