Uzgadnianie TLS

Uzgadnianie TLS to negocjacja odbywająca się przed rozpoczęciem przesyłania zaszyfrowanych danych.

Pozwala klientowi i serwerowi uzgodnić parametry szyfrowania, zweryfikować tożsamość oraz ustanowić wspólne klucze tajne.

Uzgadnianie TLS realizuje trzy cele:

• Uwierzytelnianie: klient weryfikuje certyfikat serwera.
• Wymiana kluczy: obie strony wyprowadzają wspólne klucze sesji.
• Negocjacja: wybierają zestaw szyfrów i wersję protokołu.

Klient rozpoczyna komunikację komunikatem ClientHello, który zawiera:

• Obsługiwane wersje TLS
• Listę zestawów szyfrów, których może użyć
• Wartość losową (losową wartość klienta)
• Rozszerzenia, takie jak SNI (nazwa hosta)

Serwer odpowiada komunikatem ServerHello, wybierając wersję TLS i jeden zestaw szyfrów z listy klienta oraz dodając własną wartość losową.

Następnie wysyła swój certyfikat, aby klient mógł zweryfikować tożsamość serwera.

Klient przeprowadza walidację łańcucha certyfikatu serwera: podpisów, dat ważności, unieważnienia oraz zgodności nazwy hosta.

Jeśli walidacja się nie powiedzie, uzgadnianie zostaje przerwane i żadne dane nie są wysyłane.

Nowoczesny TLS korzysta z algorytmu Ephemeral Diffie-Hellman (ECDHE). Obie strony wymieniają się publicznymi wartościami kluczy i niezależnie obliczają tę samą wspólną wartość tajną.

Zapewnia to forward secrecy: późniejsza kradzież długoterminowego klucza serwera nie pozwoli odszyfrować wcześniejszych sesji.

Na podstawie wspólnej wartości tajnej oraz obu wartości losowych strony wyprowadzają symetryczne klucze sesji.

Wymagająca obliczeniowo kryptografia asymetryczna służy tylko do zainicjowania szybkiego szyfrowania symetrycznego właściwych danych.

Każda ze stron wysyła komunikat Finished zaszyfrowany nowymi kluczami, zawierający skrót całego uzgadniania.

Jeśli obie strony poprawnie go zweryfikują, dowodzi to, że nikt nie zmodyfikował negocjacji, a klucze są zgodne.

TLS 1.3 uprościł uzgadnianie do jednej podróży w obie strony (1-RTT) i usunął niebezpieczne opcje.

Może nawet wznowić poprzednie sesje z użyciem mechanizmu 0-RTT, wysyłając dane już w pierwszym komunikacie.

Szczegóły uzgadniania, w tym wynegocjowaną wersję i zestaw szyfrów, mogą Państwo obserwować za pomocą OpenSSL.

To podczas uzgadniania ustanawiane są zabezpieczenia — albo dochodzi do ich utraty. Wadliwe lub wymuszone uzgadnianie z użyciem starszej wersji może ujawnić cały późniejszy ruch.

Zrozumienie tego procesu pomaga diagnozować awarie połączeń i rozpoznawać ataki.

Jaką korzyść zapewnia efemeryczny algorytm Diffiego-Hellmana (ECDHE) podczas uzgadniania?

Dowiedzieli się Państwo, jakie są etapy uzgadniania TLS.

• ClientHello / ServerHello uzgadniają wersję i zestaw szyfrów.
• Klient weryfikuje certyfikat.
• ECDHE wyprowadza wspólne klucze sesji, zapewniając forward secrecy.
• TLS 1.3 sprawił, że proces jest szybszy i bezpieczniejszy.

W następnym temacie szczegółowo omówimy zestawy szyfrów.