端到端加密的含义和工作原理 - 完整指南

我们为什么需要理解端到端加密的意义？

现代通信基于一个中心现实：消息很少直接在彼此之间传递。当您向朋友发送私人消息时，它会经过一个服务器，理论上可以读取它。这种情况让很多人因隐私问题感到担忧。端到端加密 (E2EE) 是一种解决这个问题的技术——但这到底意味着什么？

端点之间加密的意义：基础知识

端到端加密是一种通信方法，它确保只有发送者和接收者能够访问消息。其他任何人——甚至是中转消息的服务器——都无法解密或读取数据。这项技术源于1990年代，当时Phil Zimmerman开发了Pretty Good Privacy (PGP)程序。

那么它在实际中是如何运作的呢？其基础可以追溯到一个简单的原则：如果数据是用只有接收者拥有的加密密钥进行加密的，那么中介服务器就无法读取这些数据。

加密和未加密消息之间的区别

传统上我们使用客户端-服务器模型。您从手机发送消息，消息到达中央服务器，然后由服务器将其转发给收件人。服务器看到消息是发给谁的，并完成转发。

在A和B用户之间的通信过程中，数据通过S服务器传输。从技术上讲，A <> S和S <> B之间的数据通常是加密的(，例如通过传输层安全性（TLS）)，这可以防止外部人员窃听数据。但服务器仍然能够读取消息。

有了E2EE，这一切都将改变。如果用属于B的加密密钥加密了来自A的数据，服务器就无法充分理解。服务器只会看到混乱的、毫无意义的数据。

E2EE在实践中：密钥交换是如何工作的？

为了使端点之间的加密有效，双方必须共同创建一个秘密。这个过程被称为密钥交换。实现这一目标的最有效方法之一是Diffie-Hellman密钥交换。

Diffie-Hellman: 一种油漆颜色的类比

Diffie-Hellman 方法的本质可以通过一个简单的类比来理解。想象一下两个人 - 阿丽斯和罗比 - 他们分别在走廊两端的独立房间里。他们想要达成一个共同的秘密，但走廊里满是间谍。

他们可以做的事情：首先达成一个共同的颜色——比如说黄色。这是公开分享的，竞争对手可以看到。然后在各自的房间里，没人知道，他们各自混入一种自己的秘密颜色。艾丽斯是蓝色，罗比是红色。

之后，这些混合物在开放走廊中相互之间进行(蓝黄和红黄)的交换。间谍们可以看到这些混合物，但无法识别出原始的秘密色调。

最终，阿丽兹拿了罗比的红黄混合色，并混入了她自己的蓝色秘密色调。罗比拿了阿丽兹的蓝黄混合色，并混入了他自己的红色秘密色调。结果是：他们都有着完全相同的最终色彩组合——在间谍面前将完全保持秘密。

这个原理同样适用于使用公钥和私钥进行消息加密。真实的数学更加复杂，但基本原理是一样的：他们可以在潜在敌对的环境中安全地创建一个共享秘密。

消息传递：对称加密和端到端加密的现实

在双方达成共同的秘密密钥后，基于这一对称加密方案进行使用。消息随后仅在发送者和接收者的设备上解密。服务器仅存储混淆的数据。

然而，需要注意的是：E2EE并不意味着100%安全。在消息的两个端点——笔记本电脑和智能手机的屏幕上——在发送前和发送后都可以看到消息。E2EE保证了传输的安全性，但可能还有其他风险：

• 设备被盗： 如果没有 PIN 码或被绕过，攻击者可以访问消息
• 恶意软件感染： 恶意程序可能在消息发送前后进行间谍活动
• 中间人攻击： 在密钥交换过程中，攻击者可能会介入您与另一方之间，然后欺骗两者。

为了消除这些问题，许多应用程序使用安全代码——数字串或QR码，可以离线验证。

端点之间加密的优势：真正的数据隐私

在理想情况下，端到端加密（E2EE）是保护隐私的强大武器。如果一家大型公司遭到攻击，并且其用户依赖于E2EE，则黑客最多只能访问元数据——即他们何时以及与谁进行了通信——但无法访问消息的内容。

这很重要，因为：

• 许多大公司成为了网络攻击的受害者
• 数据泄露可能对个人产生灾难性的影响
• E2EE几乎不需要用户付出努力

应用程序，如 iMessage、Signal 或 Google Duo，已经提供内置的 E2EE。这意味着任何拥有智能手机的人都可以保护他们的通信。

批评与矛盾

E2EE 还有一个重要的社会方面。一些政府和政治家辩称，罪犯可以利用 E2EE 来掩盖他们的违法行为。反对者希望有所谓的 “后门” 系统，通过该系统当局可以解码消息。

这将完全破坏E2EE的目的。E2EE的含义恰恰在于没有后门——如果有，那就不是真正的E2EE。

概述：端点之间加密的意义应用

终端之间的加密不仅是应用程序的一个技术特征，更是一个基本的数据隐私原则。虽然它不能保证100%的安全，但相对较少的努力可以显著降低在线风险。

随着技术的广泛传播，越来越多的应用程序将其作为默认选项，个人的主动数据保护变得更加容易。端到端加密的意义在于，它实际上将对个人自身通信的控制权交给了个人。