Bối cảnh

Ta có browser client và web application server giao tiếp qua public internet.

Vấn đề:

  • Internet là môi trường không tin cậy.
  • Nếu gửi plaintext, dữ liệu có thể bị đọc lén.

Mục tiêu:

  • thiết lập kênh giao tiếp bảo mật,
  • rồi truyền dữ liệu nhanh và an toàn.

Ý tưởng cốt lõi của TLS/HTTPS

TLS không dùng một kiểu mã hóa duy nhất. Nó kết hợp:

  • Asymmetric encryption để trao đổi secret ban đầu an toàn.
  • Symmetric encryption để mã hóa luồng dữ liệu chính (nhanh hơn nhiều).
Asymmetric = an toàn cho key exchange (chậm hơn)
Symmetric  = nhanh cho data transfer (nhanh hơn)
=> TLS dùng cả hai để lấy "an toàn + hiệu năng"

Luồng handshake rút gọn (dễ nhớ)

1) Client -> Server: "Tôi muốn kết nối HTTPS/TLS"
2) Server -> Client: gửi certificate chứa public key
3) Client: verify certificate
4) Client: tạo symmetric session key
5) Client -> Server: mã hóa session key bằng server public key và gửi đi
6) Server: dùng private key để giải mã, lấy session key
7) Cả hai bên dùng session key để mã hóa/giải mã dữ liệu ứng dụng

Giải thích từng bước ngắn gọn

1) Client chủ động yêu cầu HTTPS

Khi browser gửi HTTPS request, nghĩa là browser muốn kênh secure qua SSL/TLS.

2) Server gửi certificate (không gửi private key)

Server trả về certificate có chứa public key.

  • Public key có thể công khai.
  • Private key phải giữ bí mật ở server.

3) Client kiểm tra certificate

Mục đích là xác nhận public key nhận được thật sự thuộc về server đích (giảm nguy cơ giả mạo).

4) Client tạo symmetric session key

Đây là key bí mật dùng cho phiên làm việc hiện tại.

5) Client mã hóa session key bằng public key của server

Session key là secret, nên không được gửi thô. Client phải encrypt nó trước khi gửi.

6) Server giải mã bằng private key

Chỉ server có private key tương ứng mới giải được session key.

=> Dù attacker chặn được gói tin, họ cũng không mở được session key nếu không có private key.

7) Dùng symmetric key cho toàn bộ dữ liệu phiên

Từ đây trở đi, client-server dùng symmetric crypto để truyền data nhanh và hiệu quả.

Vì sao không dùng asymmetric cho toàn bộ traffic?

Vì asymmetric algorithm thường chậm hơn đáng kể so với symmetric algorithm.

Nên mô hình thực tế là:

  • asymmetric cho key exchange,
  • symmetric cho bulk data encryption.

Đây là lý do TLS vừa bảo mật vừa đủ nhanh cho hệ thống production.

Security objectives đạt được

Với luồng trên, ta đạt được:

  • Confidentiality: dữ liệu ứng dụng được mã hóa bằng session key.
  • Secure key exchange: session key được trao đổi an toàn qua public key/private key.
  • Practical performance: tận dụng tốc độ của symmetric encryption.

Ghi nhớ 1 câu

TLS giải quyết điểm yếu của symmetric key (khó chia sẻ key) bằng asymmetric crypto, rồi quay lại symmetric để truyền dữ liệu hiệu quả.