مصافحة TLS 1.3 خطوة بخطوة

يحمي TLS (أمان طبقة النقل) البيانات أثناء انتقالها عبر الإنترنت. ويستخدم كل اتصال HTTPS بروتوكول TLS. وقد ألغى TLS 1.3، المعياري في RFC 8446 (2018)، الخوارزميات القديمة وخفّض عدد جولات تبادل المصافحة من جولتين إلى جولة واحدة.

يرسل العميل: إصدار TLS ‏(1.3)، وnonce عشوائيًا بطول 32 بايتًا، وقائمة بمجموعات الشفرات المدعومة (مثل TLS_AES_256_GCM_SHA384)، وامتدادات مشاركة المفاتيح التي تحتوي على مفاتيح ECDH العامة للمجموعات المدعومة (X25519 وP-256).

يختار الخادم مجموعة شفرات ومجموعة مشاركة مفاتيح، وينشئ زوج مفاتيح ECDH مؤقتًا خاصًا به، ثم يرد بمفتاحه العام. وفي هذه المرحلة يستطيع الطرفان حساب السر المشترك باستخدام ECDH.

يستخدم TLS 1.3 ‏HKDF (دالة اشتقاق المفاتيح المعتمدة على HMAC) وفق جدول اشتقاق: السر المبكر ← سر المصافحة ← السر الرئيسي. وتشتق كل مرحلة مفاتيح منفصلة لحركة مصافحة العميل/الخادم وبيانات التطبيق.

يرسل الخادم Certificate وCertificateVerify (توقيعًا على سجل المصافحة باستخدام مفتاحه الخاص) وFinished (قيمة HMAC على سجل المصافحة). وتكون جميعها مشفّرة باستخدام مفتاح حركة المصافحة.

يتحقق العميل من سلسلة الشهادة، ويفحص توقيع CertificateVerify، ويتحقق من MAC الخاص بـ Finished، ثم يرسل رسالة Finished الخاصة به. وتكتمل المصافحة الآن في جولة واحدة لتبادل البيانات (1-RTT).

يدعم TLS 1.3 الاستئناف عبر 0-RTT (صفر من جولات تبادل البيانات) باستخدام مفتاح مشترك مسبقًا (PSK) من جلسة سابقة. ويمكن للعميل إرسال بيانات التطبيق فورًا، لكن بيانات 0-RTT تفتقر إلى الحماية من إعادة الإرسال، ولذلك ينبغي أن تكون قابلة للتنفيذ المتكرر بأمان.

يفرض TLS 1.3 استخدام شفرات AEAD فقط: AES-128-GCM-SHA256 وAES-256-GCM-SHA384 وChaCha20-Poly1305-SHA256. وتستخدم جميعها ECDHE أو DHE لتبادل المفاتيح. أما مجموعات الشفرات الضعيفة (RC4 و3DES وCBC) فقد أُزيلت.

بعد المصافحة، تُغلّف جميع البيانات في سجلات TLS: ترويسة بطول 5 بايتات (نوع المحتوى والإصدار والطول) + حمولة مشفّرة باستخدام AEAD. ويكون رقم التسلسل ضمنيًا، ويُستخدم جزءًا من nonce الخاص بـ AEAD لمنع إعادة الإرسال.

بما أن TLS 1.3 يستخدم دائمًا تبادل مفاتيح مؤقتًا (ECDHE)، فإن اختراق المفتاح الخاص طويل الأمد للخادم لا يتيح فك تشفير الجلسات السابقة. ولكل جلسة زوج مفاتيح مؤقت فريد يُتلف بعد المصافحة.

في Wireshark: يعرض ClientHello القيمة العشوائية وkey_share، ويعرض ServerHello المجموعة المختارة، بينما تظهر السجلات اللاحقة على أنها "Application Data" (مشفّرة). اضبطوا SSLKEYLOGFILE لفك التشفير باستخدام مفاتيح الجلسة.

كم جولة لتبادل البيانات تتطلبها مصافحة TLS 1.3 الكاملة؟

يجمع TLS 1.3 بين ECDHE وHKDF وشفرات AEAD والمصادقة المعتمدة على الشهادات في مصافحة من جولة واحدة لتبادل البيانات، مع فرض السرية الأمامية. التالي: طبقة سجل TLS ومجموعات الشفرات بالتفصيل.