TLS là gì? Chức năng và cách hoạt động của giao thức TLS

Bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư trên Internet là vô cùng quan trọng. Nói đến bảo mật thông thường người ta sẽ nghĩ ngay đến giao thức bảo mật tls, vậy tls là gì? Thỏa thuận này làm gì cho người dùng? Trong bài viết này, bizfly cloud sẽ giải thích những lo lắng này cho bạn.

Giao thức tls là gì?

tls (Bảo mật lớp vận chuyển) – Bảo mật lớp vận chuyển. Nó là một giao thức mã hóa cung cấp bảo mật đầu cuối cho dữ liệu được gửi giữa các ứng dụng qua internet. TLS chủ yếu được biết đến với việc sử dụng nó trong duyệt web an toàn bằng tiêu chuẩn https, cụ thể là biểu tượng ổ khóa xuất hiện trong trình duyệt web khi phiên bảo mật được thiết lập. Tuy nhiên, nó có thể và được khuyên dùng cho các ứng dụng khác như email, truyền tệp, hội thảo video/âm thanh, nhắn tin nhanh và voip cũng như các dịch vụ internet như dns và ntp.

tls được phát triển từ Lớp cổng bảo mật (ssl – Lớp cổng bảo mật) bởi tập đoàn truyền thông netscape vào năm 1994 để bảo mật các phiên duyệt web. TLS lần đầu tiên được định nghĩa trong RFC 2246 vào năm 1999 như một giao thức độc lập với ứng dụng. Cần lưu ý rằng tls không bảo vệ dữ liệu trên hệ thống đầu cuối. Nó chỉ đảm bảo việc truyền dữ liệu an toàn qua internet, tránh khả năng bị nghe trộm hoặc thay đổi nội dung.

tls thường được triển khai qua tcp để mã hóa các giao thức lớp ứng dụng như http, ftp, smtp và imap, mặc dù nó cũng có thể được triển khai qua udp, dccp và sctp (ví dụ: đối với các ứng dụng sử dụng vpn và dựa trên nhâm nhi).

Tại sao mã hóa tls lại quan trọng?

Trong thời đại Internet phát triển nhanh chóng và tội phạm mạng ngày càng tràn lan, việc đảm bảo tính bảo mật của các dịch vụ và trang web là một yêu cầu quan trọng, trong đó tls là một giao thức thiết yếu. .tls sẽ giúp khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ internet cảm thấy an toàn hơn về các hoạt động trực tuyến của họ và giảm nguy cơ bị tấn công mạng như nghe lén, giả mạo, đánh cắp dữ liệu…

Nhìn chung, việc chuyển sang các giao thức có tính bảo mật cao như tls là xu hướng tất yếu trong lĩnh vực công nghệ. Lợi ích của những tiến bộ công nghệ mới nhất chưa chắc đã lớn hơn những vấn đề nếu yếu tố an toàn không được đảm bảo.

tls hoạt động như thế nào?

tls bắt đầu kết nối máy khách-máy chủ bằng cách sử dụng cơ sở hạ tầng khóa công khai không đối xứng, sau đó sử dụng các khóa đối xứng để bảo mật giao tiếp. Phần còn lại của phiên được mã hóa. Trước tiên hãy xem các phương thức mã hóa này hoạt động như thế nào.

Giao thức mã hóa bất đối xứng, sử dụng hai khóa khác nhau để mã hóa thông tin liên lạc giữa hai bên:

• khóa riêng: Khóa này do chủ sở hữu trang web kiểm soát và được giữ kín. Khóa này nằm trên máy chủ web và được sử dụng để giải mã thông tin được mã hóa bằng khóa chung.
• Khóa chung – Public Key: Khóa này có thể được sử dụng bởi bất kỳ ai muốn tương tác với máy chủ một cách an toàn. Thông tin được mã hóa bằng khóa chung chỉ có thể được giải mã bằng khóa riêng.

Các cặp khóa công khai và riêng tư có mối quan hệ được xác định bởi một hàm toán học, nhưng được thiết kế sao cho gần như không thể tính toán khóa riêng tư từ khóa chung với độ dài khóa đủ dài. Thuật toán cũng đảm bảo rằng một tin nhắn được mã hóa bằng khóa chung không thể được giải mã bằng chính khóa chung mà là khóa riêng (được lưu trữ trên máy chủ). Bằng cách này, máy khách có thể tạo khóa công khai để trao đổi với máy chủ mà không phải lo lắng về việc tin tặc nghe lén khóa chung và giải mã nó. Khóa công khai này sau đó được sử dụng trong một giao thức mã hóa đối xứng.

Sử dụng giao thức mã hóa đối xứng, dữ liệu được mã hóa và giải mã bằng khóa mà cả người gửi và người nhận đều biết; thường là 128 bit, nhưng tốt nhất là có độ dài 256 bit (bất kỳ thứ gì dưới 80 bit hiện được coi là không an toàn). Mã hóa đối xứng hiệu quả hơn về mặt tính toán so với mã hóa bất đối xứng, nhưng có một khóa dùng chung có nghĩa là nó cần được chia sẻ một cách an toàn. Đó là lý do tại sao trước tiên chúng ta cần sử dụng mã hóa bất đối xứng để trao đổi khóa, sau đó sử dụng mã hóa đối xứng để trao đổi dữ liệu lớn.

Cái bắt tay tls trông như thế này:

• Máy khách gửi cho máy chủ thông báo “Xin chào máy khách. Thông báo này bao gồm phiên bản ssl trên máy khách, cài đặt mật mã, dữ liệu phiên và các thông tin cần thiết khác mà máy chủ yêu cầu để máy khách có thể giao tiếp qua giao thức ssl.
• Máy chủ phản hồi bằng thông báo “Xin chào máy chủ”. Thông báo này cũng bao gồm phiên bản ssl trên máy chủ, cài đặt mật mã, dữ liệu phiên, khóa chung và các thông tin cần thiết khác mà máy khách cần để giao tiếp qua ssl.
• Máy khách xác minh chứng chỉ ssl (khóa công khai và thông tin khác vừa được máy chủ gửi) bằng cách sử dụng tổ chức phát hành chứng chỉ – ca (đây là bên thứ 3 cung cấp dịch vụ xác thực kỹ thuật số, ví dụ: geotrust, digicert..). Nếu xác nhận không thành công thì máy khách sẽ từ chối liên lạc và quá trình bắt tay ssl sẽ dừng lại. Nếu xác nhận thành công, hãy tiếp tục bước tiếp theo
• Máy khách tạo khóa phiên (hoặc khóa đối xứng đã đề cập ở trên), mã hóa nó bằng khóa chung và gửi nó đến máy chủ.
• Máy chủ sử dụng khóa riêng để giải mã khóa phiên và trả về kết quả thành công cho máy khách. Kết quả này cũng sẽ được mã hóa bằng khóa phiên mà bạn vừa giải mã.

Sau khi hoàn tất quá trình khởi tạo ở trên, quá trình giao tiếp còn lại (trong https/ftm/stmp,…) sử dụng khóa đối xứng ở trên để mã hóa hai chiều.

Ngoài mã hóa đầu cuối, tls còn cho phép khách hàng xác minh quyền sở hữu khóa công khai của máy chủ để đảm bảo rằng trang web/máy chủ đang được truy cập là đúng. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng chứng chỉ kỹ thuật số x.509 do bên thứ ba đáng tin cậy cấp (được gọi là Tổ chức phát hành chứng chỉ – CA) để xác nhận tính xác thực của khóa chung. Trong một số trường hợp, máy chủ có thể sử dụng chứng chỉ tự ký, chứng chỉ này cần được khách hàng chấp nhận rõ ràng (trình duyệt sẽ hiển thị cảnh báo cho người dùng khi gặp chứng chỉ không đáng tin cậy). Các chứng chỉ riêng như vậy có thể được sử dụng trong các mạng riêng hoặc nơi đảm bảo việc gửi chứng chỉ an toàn. Tuy nhiên, các chứng chỉ do công án cấp nói chung đáng tin cậy hơn.

Vai trò của giao thức tls

Mã hóa

Như đã đề cập trước đó, tls sử dụng kết hợp các thuật toán mã hóa đối xứng và bất đối xứng để đảm bảo an toàn dữ liệu trong quá trình truyền qua Internet. Khả năng mã hóa của tls có thể được sử dụng kết hợp với các giao thức khác như tcp để tăng cường bảo mật cho các kết nối dữ liệu.

Xác thực

Ngoài mã hóa, xác thực là một chức năng quan trọng khác của tls. Hãy tưởng tượng bạn kết nối với máy chủ giả mạo của hacker mà không nhận ra, tạo một đường hầm an toàn cho dữ liệu của bạn với đủ các phương thức bảo mật, chỉ để đảm bảo dữ liệu của bạn đến tay hacker một cách “an toàn và đầy đủ”, thật trớ trêu! Do đó, khả năng xác thực máy chủ, đặc biệt là thông qua chứng chỉ do bên thứ ba cấp, là rất quan trọng để đảm bảo kết nối Internet an toàn.

Tính toàn vẹn của dữ liệu

Kết hợp với mã hóa và xác thực, tls giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Mã hóa ngăn không cho thông tin được truyền giữa máy khách và máy chủ bị nghe trộm hoặc thay đổi, trong khi xác thực bảo vệ dữ liệu khỏi các địa chỉ giả mạo do tin tặc tạo ra. TLS đảm bảo tính bảo mật đồng thời mang lại hiệu suất đáng tin cậy, đặc biệt là khi cấu hình máy tính hiện đại trở nên mạnh mẽ hơn.

Chặn phát lại

Chức năng cuối cùng của giao thức tls là ngăn phát lại. Với tính năng này, người dùng sẽ được bảo vệ khỏi các cuộc tấn công trung gian hoặc tấn công vũ phu.

Lợi ích của

tls là gì?

tls cung cấp tính năng xác thực an toàn, mã hóa dữ liệu và giúp kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu. Tuy nhiên, khi so sánh tls với bảo mật giao thức internet, tls cung cấp cho người dùng những lợi ích bổ sung sau:

– Các tính năng bảo mật được tích hợp trực tiếp vào từng ứng dụng. Ngoài phần mềm hoặc phần cứng bên ngoài được sử dụng để xây dựng đường hầm ipsec.

– Mã hóa đầu cuối giữa các thiết bị giao tiếp.

– tls cho phép kiểm soát chi tiết những gì được truyền hoặc nhận dạng trong phiên mã hóa.

– tls hoạt động trên mô hình osi, vì vậy bạn sẽ không gặp bất kỳ sự cố nào khi dịch địa chỉ mạng nat và ipsec khi sử dụng giao thức tls.

– Cuối cùng, tls cung cấp khả năng ghi nhật ký và kiểm tra người dùng được tích hợp trực tiếp vào giao thức.

phiên bản của tls

Cho đến nay tls đã trải qua 4 phiên bản, từ ssl gốc kế thừa 1.0 cho đến phiên bản 1.3 mới nhất.

tls1.0

TLS 1.0 ra đời năm 1999, kế thừa và có nhiều điểm tương đồng với SSL 3.0. Phiên bản này sau đó đã được nâng cấp để hiện đại hóa một số giao thức và quy trình nhất định để phù hợp với máy tính và kết nối Internet vào đầu những năm 2000. tls 1.0 đã được xuất bản theo rfc 2246.

tls 1.1

TLS 1.1 được phát hành vào năm 2006 và đại diện cho sự phát triển lớn đầu tiên của giao thức TLS. Một số thay đổi đột phá và sự khác biệt được bao gồm trong bản cập nhật này, chẳng hạn như thay thế các vectơ khởi tạo bằng các phiên bản rõ ràng để cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn trước các cuộc tấn công mạng. Phiên bản tls này cũng thay đổi một số xử lý lỗi và xác thực để phù hợp với việc sử dụng internet năm 2006. Các ghi chú và giải thích về các hình thức tấn công mạng mới cũng được đưa vào. Phiên bản tls này đã được xuất bản theo rfc 4346.

tls 1.2

TLS 1.2 là bản cập nhật lớn thứ hai cho giao thức TLS và là dạng TLS tiêu chuẩn vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Được phát hành vào năm 2008, tls 1.2 là bản cập nhật tls mới nhất, cung cấp các cải tiến bảo mật đáng kể cũng như cải thiện tốc độ và dung lượng cho máy chủ và máy khách thông qua quy trình tls. Bắt tay và chấp nhận tất cả các thuật toán tham gia vào quá trình tls. Cải tiến quan trọng nhất trong tls 1.2 là việc sử dụng các thuật toán an toàn hơn để cải thiện bảo mật dữ liệu tổng thể. Phiên bản tls này đã được xuất bản theo rfc 5246.

tls 1.3

TLS 1.3 là giao thức tls mới nhất nhưng vẫn chưa thay thế hoàn toàn tls 1.2 kể từ khi được công bố vào năm 2016. Bản cập nhật mới nhất cho tls là để đối phó với số lượng ngày càng tăng của các kỹ thuật hack. Tinh vi để truy cập dữ liệu cá nhân nhạy cảm, chẳng hạn như thông tin tài khoản ngân hàng hoặc thông tin thanh toán. Một số cải tiến đã được lên kế hoạch, bao gồm cho phép tăng độ dài cookie, cải thiện quy trình bắt tay và yêu cầu chữ ký số cho tất cả các giao tiếp dữ liệu. TLS 1.3 được phát hành chính thức vào tháng 8 năm 2018 (rfc 8466) và hiện tại một số công ty lớn như cloudflare đang cung cấp tùy chọn TLS 1.3 cho khách hàng của họ.

Giao thức tls áp dụng ở đâu?

tls có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhưng nổi bật nhất là với vai trò là một giao thức bảo mật của https. Mặc dù không phổ biến như SSL, TLS có thể cung cấp chức năng tương đương hoặc thậm chí tốt hơn theo một số cách. Đó là lý do tại sao mọi người vẫn sử dụng ssl/tls như cũ khi nói về giao thức bảo mật của https.

Ngoài https, tls cũng có thể được sử dụng trong nhiều giao thức khác, chẳng hạn như ftp, snmp, nntp và xmpp. Ngay cả khi giao thức chuẩn không được hỗ trợ, các tính năng mã hóa và xác thực của TLS vẫn có thể được sử dụng cho các ứng dụng máy khách-máy chủ yêu cầu liên lạc an toàn.

Sau đó, bizfly cloud đã tìm hiểu về giao thức bảo mật phổ biến tls thông qua bài viết này. Hi vọng những thông tin chúng tôi cung cấp hữu ích với bạn, hãy tiếp tục quan tâm đến bizfly cloud và cập nhật những công nghệ mới nhất mỗi ngày nhé.