端到端加密：數字通信爲什麼需要真實的保護

我們爲什麼應該關注誰在訪問我們的消息？

在數字時代，我們的信息在到達目的地之前要走很長一段路。通常，我們不會直接與同事或朋友溝通——信息會經過中央服務器，存儲在巨大的數據庫中，並且理論上可以被任何擁有密鑰的人訪問。即使您不希望您的信息在傳輸它們的服務器上保持可讀，現實是大多數平台是基於對運營商的信任。

端對端加密 (E2EE) 完全改變了這一範式。它保證只有發送者和接收者能夠閱讀內容——甚至平台的運營商也無法訪問。這個概念並不新穎：傑出的 Phil Zimmerman 在1990年代引入了 Pretty Good Privacy (PGP)，一個爲現代通信保護方法奠定基礎的系統。

沒有保護的通信是什麼樣的？

爲了理解爲什麼E2EE很重要，我們首先來看看普通消息傳遞是如何工作的。假設以下方案：

1. 安裝一個應用程序並創建您的帳戶
2. 給朋友寫一條消息並發布
3. 服務器看到地址並將數據傳送到目的地

這個被稱爲客戶端-服務器架構的模型將服務器作爲中介。您的手機(客戶端)並不做太多——服務器管理所有操作。大多數情況下，客戶端和服務器之間的通信通過**傳輸層安全(TLS)**進行保護，這是一種加密連接並防止在傳輸過程中被攔截的方法。

問題出現在這裏：TLS保護數據在傳輸過程中，但服務器可以隨時讀取它們。即使外部沒有人可以查看消息，操作員也可以。如果服務器通過安全漏洞受到攻擊，數百萬條未加密的消息可能會在數據庫中暴露。

E2EE如何保護通信

端到端加密逆轉了這個方程。數據在你們的設備上處理，而不是在中央服務器上。即使不法分子攔截了傳輸，他們也只能看到無法理解的文本。只有擁有相應解密密鑰的人——只有接收者擁有——才能讀取消息。

加密消息可以是任何內容：文本、電子郵件、文件、視頻通話。像WhatsApp、Signal或Google Duo這樣的應用(通過某些實現)使用E2EE協議來確保這種隱私級別。但是，雙方如何在互聯網這個開放環境中獲得相同的祕密密鑰呢？

密鑰交換：兩個人如何在不分享的情況下創建一個祕密

爲了建立安全的加密，愛麗絲和鮑勃必須生成一個共同的密鑰。這個想法歸功於數學家惠特菲爾德·迪菲、馬丁·赫爾曼和拉爾夫·梅克爾——這個概念被稱爲迪菲-赫爾曼密鑰交換。

這是一個經典的類比：想象兩個在不同酒店的人，位於一個充滿未授權觀察者的走廊的兩端。他們想要在不讓其他人知道的情況下獲得相同的顏色。他們是這樣做的：

1. 關於一種淺色的協議： 愛麗絲和鮑勃決定選擇一種顏色——比如說，黃色——所有人都可以看到。
2. 添加個人祕密： 在私人房間，愛麗絲添加了一抹藍色(沒有人知道這)，鮑勃添加了紅色
3. 混合物交換： 從他們的藍黃和紅黃混合物的房間裏出來(，他們在走廊中進行交換。
4. 完成：
   • 愛麗絲拿走了鮑勃的紅黃混合物，然後再次加入藍色 → 紅黃藍
   • Bob拿起Alice的藍黃混合物，加入紅色 → 藍黃紅
5. 結果: 兩者最終達到相同的顏色，觀察者無法重構。

這就是Diffie-Hellman的本質。實際上，我們用到的不是顏色，而是巨大的數字和復雜的數學運算，這使得猜測祕密變得不可能。一旦Alice和Bob擁有了共同的密鑰，他們就用它進行對稱加密——雙方都可以使用相同的密鑰進行加密和解密。

受保護系統中的消息流

在建立 E2EE 關係後，你們兩個人不需要再做任何事情。加密和解密會在你們的設備上自動進行。無論你是黑客、服務提供商還是執法機構的代理人，被攔截的消息都將看起來像噪音。即使是嚴重的軟件漏洞也無法影響基礎級別的保護——密鑰始終保持安全。

E2EE的明顯優勢

**不妥協的隱私：**無論是法院要求、命令還是政府壓力，都無法在沒有私鑰的情況下強迫解密您的消息。

防範安全漏洞: 如果一個平台遭受大規模網路攻擊，消息內容將保持不可訪問。黑客最多只能獲取元數據 )誰寫給誰，何時( – 這相比於訪問消息的風險要小得多。

通用訪問： 該技術可以輕鬆集成到我們每天使用的移動應用程序中。它並不復雜，也不局限於專業用戶。

防止大規模監控： 即使是看似安全的公司也證明了其脆弱性。敏感信息——從機密通信到身分證件——如果被泄露可能造成毀滅性的損害。E2EE 防止大衆訪問這些數據。

實際的限制和風險

E2EE的反對者認爲這也保護了罪犯，給他們提供了絕對的隱私。他們辯稱，合法的人不應該隱藏他們的通信。這種觀點在提議允許在加密中設置“後門”的立法的政治家中引起了共鳴——這將完全取消加密的目的。

實踐中的弱點：

• 被盜設備： 沒有強大的 PIN 碼，攻擊者可以訪問你們手機上的消息
• 惡意軟件： 惡意程序可以在加密前後竊取信息
• 中間人攻擊: 在通信開始時，您無法確定是否與朋友交換密鑰。一個入侵者可能會插入並與每個人建立獨立的密鑰，然後攔截消息。
• 消息在頭部可見： E2EE保護傳輸，但消息在你們的設備上在解密前後仍然不受保護。

爲了避免中間人攻擊，現代應用程序集成了安全代碼—可以通過安全的渠道與聯繫人核對的數字或二維碼，最好是離線)。如果匹配，您肯定不會被中介。

當前E2EE的狀態

除了上述應用程序外，越來越多的E2EE工具可以免費使用。Apple iMessage、Google Duo和一大堆以隱私爲導向的軟件不斷推出。與洋蔥路由一樣，E2EE是一項受到隱私權活動家熱情支持的技術。

端到端加密並不是對所有網路威脅的魔法護盾，但只需最少的努力，您就可以利用它來大幅降低在線風險。在數據泄露頻繁且數字監控加劇的時代，它仍然是私密通信最重要的防線之一。