La lumaca e la chiocciola
Dietro le quinte della
posta certificata
Corrado Giustozzi
18 novembre 2010
Collegio Ghislieri
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I temi che tratteremo
•
•
•
•
Il documento informatico
La firma digitale e i meccanismi di garanzia
La posta elettronica “tradizionale” e “certificata”
Rapporti col protocollo informatico
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Il documento digitale
Il “mattone fondamentale”
della società senza carta
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Evoluzione del “documento”
• Il documento “classico”:
– è un oggetto materiale che coincide col suo supporto
– è unico e originale, si distingue dalle copie
– richiede una modifica fisica per la validazione
• Il documento “moderno”:
– è un oggetto immateriale (contenuto informativo) separato ed
indipendente dal particolare supporto che lo ospita
– ogni copia è un originale, anche su altro supporto
– non ammette modifiche fisiche
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Le garanzie necessarie
• Da sempre l’uomo ha chiesto ai documenti alcune
importanti certezze:
–
–
–
–
autenticità
integrità
non ripudio
confidenzialità
• Per ottenere queste certezze si è sempre fatto ricorso a
modifiche fisiche al documento:
– firme, sigilli, timbri, punzoni, filigrane, ologrammi, …
• …ma il documento moderno è immateriale!
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Le proprietà di garanzia
• Autenticità: il documento è stato fatto da chi sostiene di
esserne l’autore
• Integrità: il documento non ha subito modifiche dalla
sua stesura originale
• Non ripudio: l’autore non può disconoscere la paternità
del documento
• Confidenzialità: chi non è autorizzato non può prendere
conoscenza del documento
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I problemi dei documenti
• Per il documento classico:
–
–
–
–
contraffazione, intercettazione, falsificazione…
difficoltà di riconoscere un falso
difficoltà di attribuire la paternità
difficoltà nella datazione
• Per il documento moderno:
–
–
–
–
facilità di copia e trasporto
facilità di modifica
mancanza di un supporto fisico
mancanza del concetto di originale
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Nuove forme di garanzia
• Per fornire garanzie ai documenti digitali si usano
tecniche innovative di validazione ottenute come effetto
collaterale delle moderne tecniche di protezione delle
informazioni
• La crittografia a chiave pubblica, nata per proteggere le
comunicazioni di massa, consente anche di attribuire
certezze ad un documento digitale
• Non si valida il supporto del documento bensì il suo
contenuto informativo
• Nasce così la cosiddetta firma digitale
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Validazione dei documenti
• La “firma digitale”:
– è verificabile da chiunque
– non è falsificabile, non è ripudiabile
• Non è una “firma” in quanto:
– è il risultato di un calcolo sul “documento”
– è separata dal documento e non lo modifica
– rivela modifiche al testo originale
• “Digitale” significa “numerico”:
– le dita e le impronte digitali non c’entrano (quasi) nulla!
• Prerequisiti:
– un sistema di crittografia a chiave pubblica
– una “funzione hash” standard
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La crittografia a chiave pubblica - 1
• È un sistema di codifica basato su una coppia di
“chiavi” e su un procedimento di calcolo (cifratura) che
fa uso dell’una o dell’altra chiave
• Il sistema è tale che:
– conoscendo una chiave non si può ricavare l’altra
– un messaggio cifrato con una chiave si può decifrare solo con
l’altra, e viceversa
• In un sistema del genere:
– una delle due chiavi (Kp) viene resa pubblica
– l’altra (Ks) rimane segreta ossia è nota al solo proprietario
• Il meccanismo sottostante è puramente matematico:
– le chiavi sono numeri primi molto grandi (>200 cifre)
– la codifica implica calcoli molto lunghi e complessi
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La crittografia a chiave pubblica - 2
• Il sistema è fortemente asimmetrico:
– chiunque può cifrare un testo con la chiave pubblica Ap di un
soggetto A appartenente al sistema
– tuttavia solo A può decifrare un messaggio cifrato con la sua
chiave pubblica Ap, perché egli solo è in possesso della
corrispondente chiave inversa As (la sua chiave segreta)
• Vale anche il viceversa:
– chiunque può decifrare un testo cifrato da A con la propria
chiave segreta As perché la chiave inversa corrispondente è la
Ap ovvero la chiave pubblica di A
• Vige il principio fondamentale del non ripudio:
– se nessuno conosce la chiave segreta As di A, all’infuori di A
stesso, allora ogni testo cifrato con As è necessariamente
stato prodotto da A, e chiunque può verificarlo facilmente
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Uso della firma digitale
• L’utente A per “firmare” un documento D:
– calcola l’impronta del documento D
– cifra l’impronta con la sua chiave segreta As
– pubblica come “firma” l’impronta così cifrata
• L’utente B per verificare la firma di A:
– calcola l’impronta del documento D
– decifra la “firma di A” con la chiave pubblica Ap di A
– verifica che le due impronte coincidano
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Firma digitale: creazione
Testo
Funzione
hash
Impronta
Ks
PKC
Firma
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Firma digitale: verifica
Testo
Firma
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Funzione
hash
Impronta
Kp
?
PKC-1
Impronta
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Perché la firma digitale funziona?
• Il principio su cui si può dare validità “forte” (anche
legale) ad un documento sottoscritto con firma digitale si
basa su una concatenazione di fatti inequivocabili
• Fatti:
– l’impronta è un riferimento univoco al documento D originale
– l’impronta è stata cifrata con la chiave segreta As di A
• Conclusioni:
– solo A può aver generato quella firma
– essa vale solo per il documento D cui si riferisce con certezza
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Uso dell’impronta
• Si usa l’impronta per:
– standardizzare la dimensione della firma
– evitare di cifrare il documento originale
• Agire sul testo originale sarebbe:
– poco pratico e maneggevole
– contrario al senso comune (documento illeggibile!)
• La funzione “hash” tecnicamente deve:
– essere iniettiva e non invertibile
– rappresentare tutto il testo
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Proprietà della firma digitale
• È separata dal documento cui si riferisce
• Non modifica il documento firmato
• Dipende dal contenuto del documento:
– non può essere falsificata, imitata, ripetuta
– non può essere apposta “in bianco”
•
•
•
•
È “autentica” anche in copia
È verificabile da chiunque
Rivela modifiche al documento successive alla firma
Non può essere disconosciuta se non per motivi non
riferibili alla procedura matematica che l’ha generata
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Il certificato digitale
Il meccanismo di garanzia
delle firme digitai
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L’anello debole della firma digitale
• Affinché il sistema funzioni occorre chiarire:
– chi e come gestisce l’elenco delle chiavi pubbliche
– chi e come garantisce la validità dell’elenco
– chi e come garantisce sulla effettiva corrispondenza fra identità
dei soggetti e relative chiavi pubbliche
• Queste certezze fondamentali vengono fornite da un
sistema cosiddetto di “certificazione”
• La certificazione si attua mediante:
– entità garanti denominate autorità di certificazione
– strumenti tecnologici denominati certificati digitali
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Il processo di certificazione
• L’Autorità di Certificazione è un soggetto super partes,
affidabile per definizione, il quale:
– attesta la validità di una chiave
– garantisce l’identità del titolare
– gestisce l’elenco delle chiavi pubbliche
• Il Certificato Digitale da essa emesso contiene:
– la chiave pubblica del titolare “firmata” dalla CA
– ulteriori dati di servizio:
• scadenza
• limitazioni
• …
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Modelli di certificazione
• ISO X.509:
–
–
–
–
standard de iure basato sulle Certification Authorities
struttura gerarchica organizzata formalmente
ogni CA certifica quelle al di sotto di lei
l’unico valido a norma di legge
• Web of Trust:
–
–
–
–
standard de facto affermatosi con PGP
modello cooperativo senza struttura formale
ogni utente certifica agli altri coloro di cui è certo
accettato informalmente ma privo di validità legale
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Certificazione secondo X.509
Root
CA
CA1
A
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B
CA2
C
D
E
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CA3
F
G
H
I
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I certificati digitali
• “Credenziali elettroniche” che autenticano il titolare di
una coppia di chiavi di firma
• Emessi dalle “Autorità di Certificazione”
• Usati ad esempio dai browser per:
– effettuare transazioni sicure
– cifrare messaggi di e-mail
– garantire della provenienza di software
• Danno validità legale ad una firma digitale, quando
siano rispettate certe condizioni tecnico-operative
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Certificato X.509
Certification Authority
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Informazioni
accessorie
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Tecnologie chiave
• Crittografia a chiave pubblica:
– infrastruttura di sicurezza globale
– prerequisito per la firma digitale
• Firma digitale:
– certezza degli atti e documenti elettronici
• Autorità di certificazione:
– certezza dell’identità e della responsabilità
– garanzia di autenticità dei documenti
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La posta elettronica
certificata
Concetti di base,
struttura operativa,
modalità di utilizzo
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Il più semplice servizio della Rete
• In partenza:
–
–
–
–
si scrive il testo elettronicamente
si indicano uno o più “indirizzi” (destinatari)
si possono “allegare” immagini o documenti
si “consegna” il messaggio alla Rete
• In arrivo:
– si “riceve” dalla Rete
– si legge a video, si può stampare o archiviare
– si può rispondere direttamente o girare a qualcun altro
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E-mail: funzionamento apparente
A
Internet
B
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Gli “uffici postali” della Rete
A
Internet
B
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I meccanismi interni di consegna
SMTP
A
POP3
MTA
Internet
MTA
SMTP
B
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Servizi aggiuntivi della e-mail
• Si possono “allegare” oggetti anche complessi:
– chi invia usa una speciale codifica standard (MIME)
– chi riceve applica la opportuna decodifica
• Si possono richiedere servizi speciali...
– invio di urgenza
– ricevuta di consegna
– ricevuta di lettura (non standard)
• …ma la Rete non è obbligata ad esaudire le richieste!
• Si possono usare tecniche crittografiche:
– per fornire garanzie sulla propria identità
– per validare il messaggio (firma digitale)
– per cifrare il messaggio
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Inaffidabilità della e-mail ordinaria
• La e-mail (come Internet) funziona “in buona fede”:
–
–
–
–
–
–
–
–
non vi è alcun controllo sull’autenticità del mittente
non è garantita la consegna al destinatario
non sono garantiti i tempi di transito e di consegna
non sono certi gli orari di invio, consegna, ricezione
non sono garantite le ricevute di ritorno
non è garantita la consegna con urgenza
non è sempre possibile identificare i malfunzionamenti
non è sempre possibile ricostruire la “storia” di una e-mail
• La e-mail è un servizio “inaffidabile”:
– va bene nella maggior parte dei casi quotidiani
– non va bene quando si richiedano certezze sull’accaduto
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Introduzione della e-mail certificata
• La posta elettronica certificata:
– supplisce alle carenze della e-mail ordinaria
– offre forti garanzie di sicurezza e tracciabilità dei messaggi
– offre evidenze opponibili a terzi sull’autenticità dei messaggi
• I meccanismi di certezza e garanzia prevedono:
–
–
–
–
uso della firma digitale per validare i messaggi scambiati
uso di ricevute per tracciare lo stato della consegna
uso di orari certi e sincronizzati per correlare gli eventi
generazione e conservazione di estesi log a fini storici
• Paragone con la posta cartacea:
– la e-mail ordinaria è come una cartolina
– la e-mail certificata è come una raccomandata
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Il flusso della e-mail certificata
Ricevuta di
accettazione
Messaggio
certificato
A
Messaggio
certificato
MTA
MTA
Messaggio
originale
B
Ricevuta di
consegna
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I meccanismi di garanzia sul flusso
A
MTA
MTA
Log
B
Log
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Funzione della posta certificata
• La posta certificata nasce per il colloquio elettronico tra
amministrazioni, come necessario complemento e
supporto ai sistemi di protocollo elettronico
• Gli obiettivi della posta certificata sono:
– elevata garanzia di recapito
– opponibilità di fronte a terzi della provenienza e del recapito del
messaggio
– trasparenza rispetto alla natura del messaggio
– possibilità di utilizzo con qualsiasi client di posta elettronica
• Gli obiettivi del sistema di protocollo sono:
– certificare l’esistenza del documento in una certa data
– certificare che un documento è stato ricevuto o emesso in una
certa data
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Un flusso ininterrotto di certezze
• Il protocollo informatico assieme alla posta certificata
consentono di fornire adeguate garanzie a tutto il flusso
di un documento digitale, dalla sua formazione presso
un dato ente sino alla consegna al suo destinatario
naturale
• Requisiti fondamentali per l’interscambio sono:
– proprietà tecniche di interoperabilità tra i sistemi, fornite
dall’aderenza ad un medesimo standard di riferimento
– presenza delle PA nell’Indice delle pubbliche amministrazioni,
che fornisce gli indirizzi di posta certificata associati alle AOO e
alle funzioni organizzative eventualmente previste dalle
amministrazioni
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La lumaca e la chiocciola
Grazie dell’attenzione
Dietro le quinte della
posta certificata
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