Каждый день миллионы людей совершают онлайн-покупки, обмениваются личными сообщениями, работают с конфиденциальной информацией и даже управляют банковскими счетами через интернет. Как защищены эти действия, как сохраняется секретность личных данных?
Одной из ключевых технологий, обеспечивающих сохранность информации, является TLS (Transport Layer Security) — криптографический протокол, который стоит на страже безопасности цифрового пространства. Он является улучшенной версией SSL (Secure Sockets Layer) и сохраняет конфиденциальность и невредимость данных, перемещаемых между пользователем и сервером. TLS применяется в протоколе HTTPS (HTTP Secure), который защищает веб-трафик.
Как устроен протокол TLS
Протокол TLS – это множество инструментов и алгоритмов, которые в совокупности обеспечивают неприкосновенность, невредимость и идентификацию данных при работе с небезопасными сетями. Принцип работы TLS можно разбить на ряд ключевых этапов:
1. Этап «рукопожатия» (Handshake). В начале подключения клиент и сервер высылают друг другу сообщения для установки параметров соединения. Здесь можно отметить несколько подэтапов:
- Обмен версиями протокола. Устройство пользователя направляет серверу сведения о поддерживаемых версиях TLS, а также об актуальных шифрах и расширениях.
- Проверка подлинности. Сервер высылает свой сертификат. Клиент проверяет его, подтверждая, что имеет дело с тем, кому действительно доверяет (например, с доменом, к которому обращается).
- Утверждение ключей. Устройство юзера и сервер создают общий ключ шифрования, действуя в определенном порядке, обмениваются ключами (например, Diффи-Хеллмана или RSA). Ключ будет необходим для засекречивания данных.
2. Кодировка данных. После окончания «рукопожатия» и установления единого ключа, TLS использует симметричное шифрование для сохранности отправляемых сведений. Это обеспечивает секретность данных — в случае их перехвата они останутся нечитаемыми без ключа.
3. Неизменность данных. TLS гарантирует целостность сведений, с помощью кодов аутентификации сообщений (MAC). Это означает, что данные не были преобразованы во время передачи.
4. Завершение соединения. Когда сеанс завершен, клиент и сервер могут отправить специальные сообщения, чтобы закрыть соединение. TLS обеспечивает правильное завершение, чтобы предотвратить потерю информации.
Какие функции выполняет TLS
Протокол TLS реализует три главные функции, связанные с защищенной передачей информации в сети:
- Конфиденциальность. TLS позволяет шифровать сведения, перемещаемые между устройством пользователя и сервером, чтобы исключить захват и чтение посторонними лицами. Для безопасного обмена информацией применяются симметричные алгоритмы шифрования (например, AES).
- Проверка подлинности. TLS помогает пользователю удостовериться, что он подключился к правильному серверу, а не поддельному. Сервер предъявляет цифровой сертификат, подписанный доверенным центром сертификации (CA). Клиент анализирует сертификат, чтобы убедиться в подлинности сервера. Иногда применяется двусторонняя аутентификация (mutual TLS), где сертификаты отдают обе стороны.
- Целостность данных. TLS дает гарантию, что сведения не были преобразованы или подделаны во время пересылки. Это возможно благодаря кодам аутентификации сообщений (HMAC), которые обнаруживают любые несоответствия в данных.
Эти функции делают TLS главным протоколом по защите интернет-соединений: HTTPS, SMTP, IMAP (электронная почта), VoIP и другие приложения.
В чем разница между SSL и TLS
TLS и SSL — протоколы, каждый из них был создан для безопасной передачи информации через интернет. SSL разработан в начале 1990-х годов, он стал первым протоколом, сохраняющим целостность и невредимость передаваемых сведений. В 1999 году его сменяет более продвинутый и усовершенствованный — TLS.
TLS содержит обновленные алгоритмы шифрования и более развитые механизмы аутентификации, чем SSL. Мошенничество и атаки, которые могли быть успешными против SSL, обычно не работают против TLS, особенно в его последних версиях.
Процесс установки соединения в TLS улучшен по сравнению с SSL. Он более эффективен и предлагает больше возможностей для аутентификации и согласования параметров шифрования.
Поддержка SSL устарела, и опытные пользователи, организации в большинстве случаев переходят на использование TLS. Многие современные браузеры и серверы уже не работают с SSL-протоколом.
При разработке TLS были учтены проблемы в безопасности, которые содержались в SSL, в него добавлены улучшения в части безопасности: защита от действий, основанных на анализе временных задержек, улучшенное администрирование ключами и другие механизмы сохранности данных.
Термин «SSL» часто встречается в разговорной практике, его используют подразумевая сертификаты безопасности (например, «SSL-сертификаты»). Основное отличие SSL от TLS – устаревшие технологии обеспечения безопасности. Поэтому рекомендуем использовать TLS-протокол и выбирать версию TLS 1.2 или TLS 1.3 для максимальной защиты.
Шифрование в протоколе TLS
TLS шифрование производится на каждом этапе работы протокола:
- При установке соединения, происходит асимметричное шифрование для организации передачи секретного ключа. Оно подразумевает использование двух ключей: публичного и приватного. Сервер отправляет свой публичный ключ клиенту, с его помощью шифруются данные, которые будут отправлены обратно. Расшифровать эту информацию может только сервер с помощью своего приватного ключа.
- В процессе обмена сведениями используется симметричное шифрование. После успешно установленного соединения, данные кодируются с использованием симметричных алгоритмов (например, AES) и с ключами, которые уникальны для каждого сеанса. Симметричное шифрование подразумевает использование одного и того же ключа как для шифрования, так и для расшифровки данных.
- Чтобы обеспечить интегритет (целостность) данных, TLS использует алгоритм MAC (message authentication code — код аутентификации послания). MAC добавляется к каждому зашифрованному блоку, позволяя получателю проверить, что сведения не были изменены во время передачи.
Версии TLS и их отличия
Выпущено несколько версий протокола. В каждом новом релизе повышена производительность и уровень безопасности по сравнению с предыдущим.
TLS 1.0
Была выпущена в 1999 году. Первый стандартный релиз TLS, который улучшил некоторые аспекты SSL 3.0. Но данная версия сохраняла уязвимость к атакам типа BEAST (Browser Exploit Against SSL/TLS).
TLS 1.1
Вышла в 2006 году. Содержит защиту от атаки BEAST с помощью поддержки инициализационного вектора (IV) для блоковых шифров, улучшение обработки ошибок. Все еще уязвим к некоторым атакам, таким как CRIME.
TLS 1.2
Представлена в 2008 году. Поддерживает новые алгоритмы шифрования (например, SHA-256) и предполагает использование AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data – режим шифрования, когда одна часть сообщения шифруется, а другая остается открытой). Данная версия приобрела существенные улучшения в части безопасности, но уязвимости все еще существуют, хотя менее критичны по сравнению с предыдущими версиями.
TLS 1.3
Последняя версия протокола вышла в 2018 году. Она представляет собой более упрощенную структуру, в ней уменьшено количество раундов обмена для подключения (с 2 до 1), удалены неактуальные и небезопасные алгоритмы шифрования. Протокол получил усиленную защиту от атак (таких как forward secrecy), что делает невозможным расшифровку ранее захваченных данных, даже если ключ шифрования будет скомпрометирован в будущем. Процесс установки соединения стал проще, уменьшилось число задержек.
Преимущества и недостатки TLS
Протокол TLS характеризуется рядом достоинств. Но также у протокола существуют и недостатки, которые стоит учитывать при его использовании.
К преимуществам TLS-протокола можно отнести:
- Надежность. TLS шифрует сведения, что защищает их от перехвата и неправомерного доступа во время передачи.
- Аутентификация. Протокол позволяет убедиться в надежности сервера (и клиента, если это необходимо), что помогает исключить атаки "человек посередине" (MITM).
- Неприкосновенность данных: TLS использует инструменты хеширования для проверки невредимости пересылаемых сведений, что позволяет обнаружить изменения или повреждения.
- Обширная поддержка: TLS поддерживается почти всеми современными браузерами, приложениями и устройствами, что позволяет осуществлять безопасный обмен сведениями в сети.
- Совместимость с различными протоколами: TLS может работать с различными транспортными протоколами, такими как HTTP, FTP, SMTP и другими, что позволяет гарантировать безопасность в разных приложениях.
- Поддержка современных алгоритмов шифрования: обновленные версии TLS поддерживают современные процедуры шифрования и методы обмена ключами, что повышает уровень защиты.
У протокола TLS есть и некоторые недостатки, отметим их.
- Сложность настройки. Настройка TLS может потребовать технических знаний, особенно в отношении управления сертификатами и конфигурации серверов.
- Производительность. Шифрование и дешифровка информации могут добавлять дополнительную нагрузку, что приводит к замедлению работы приложений, особенно при использовании устаревших алгоритмов.
- Уязвимости. Несмотря на высокую степень безопасности, TLS не застрахован от уязвимостей. Некоторые версии протокола (например, TLS 1.0 и 1.1) имеют известные слабости, которые могут быть использованы злоумышленниками.
- Зависимость от сертификатов. Безопасность TLS зависит от доверия к удостоверяющим центрам (CA). Если CA скомпрометирован или выдает сертификаты недобросовестным организациям, это может привести к нарушениям надежности.
- Проблемы с совместимостью. Некоторые старые устройства и приложения могут не поддерживать последние версии TLS или новые алгоритмы шифрования, что может ограничивать возможность использования протокола.
- Человеческий фактор. Ошибки в настройке или управлении сертификатами могут привести к уязвимостям, поэтому важно следить за актуальностью и правильностью конфигурации.
Преимущества TLS делают его необходимым инструментом для сохранности данных в интернете. Постоянное развитие и совершенствование протокола помогают минимизировать его недостатки и повышать уровень защиты.
Уязвимости протокола TLS
Вместе с развитием технологий, совершенствуются мошеннические инструменты. Поэтому TLS-протокол не застрахован полностью от уязвимостей. Отметим наиболее известные проблемы, связанные с TLS:
- Атаки "человек посередине" (MITM). Попытки перехвата и подмены трафика могут быть успешными, если сертификаты не были проверены или не проверены должным образом.
- Неактуальные версии TLS. Более ранние версии протокола (TLS 1.0 и TLS 1.1), содержат уязвимости (BEAST и POODLE), о которых знают мошенники. Они могут использовать эти знания для перехвата трафика или выполнения других видов атак.
- Атака на кодировку. Некоторые алгоритмы шифрования, используемые в старых версиях протокола, могут быть подвержены атакам. Например, атака на RC4 или применение слабых ключей может спровоцировать компрометацию безопасности.
- Сертификаты и доверие. Уязвимости в системах управления сертификатами могут стать причиной получения злоумышленниками недействительных или поддельных сертификатов и использовать их для аутентификации.
- Атака на сжатие (CRIME). Использует проблемы в механизмах сжатия данных в сочетании с TLS для извлечения секретной информации, такой как куки-файлы.
- Атака на повторный сеанс (Replay Attack). Если сервер не проверяет уникальность запросов, мошеник завладеет зашифрованными сообщениями и повторно отправит их, что может привести к нежелательным действиям.
- Атака через дешифровку (Lucky Thirteen). Эта атака направлена на уязвимости в механизмах аутентификации и может использоваться для извлечения информации о зашифрованных данных.
- SSL Stripping. Эта атака позволяет злоумышленнику перенаправить пользователя с защищенного HTTPS-соединения на незащищенное HTTP-соединение, тем самым обманом заставляя его передавать данные без шифрования.
Чтобы снизить риски, важно поддерживать протоколы и шифры в актуальном состоянии. Есть ли еще способы повысить безопасность TLS?
Защита от уязвимостей TLS
Для усиления защиты при использовании TLS-протокола следуйте рекомендациям ниже:
- Используйте последние версии протокола (TLS 1.2 и выше).
- Настройте серверы для поддержки только безопасных шифров и алгоритмов, например, AES с 256-битным ключом.
- Регулярно обновляйте программное обеспечение и библиотеки, связанные с реализацией TLS.
- Проверяйте сертификаты и используйте механизмы проверки подлинности. Убедитесь, что ваши сертификаты выданы авторитетными CA.
- Внедряйте дополнительные меры безопасности, такие как HSTS (HTTP Strict Transport Security).
- Проводите обучение вашей команды по вопросам защищенности TLS, правильном управлении сертификатами и актуальным угрозам.
- Если вы владелец сайта компании, выбирайте безопасный и надежный хостинг для бизнеса. Он защищен от различных сетевых атак и мошеннических действий.
Описанные действия помогут значительно повысить надежность TLS и защитить данные от несанкционированного доступа. Важно помнить, что безопасность – это непрерывный процесс, и необходимо постоянно следить за новыми угрозами и обновлять свои системы безопасности. TLS постоянно развивается и совершенствуется, чтобы успешно справляться с новыми угрозами.