TLS:n rakennuspalikat: Cipher Suitet

Mitä ovat TLS Cipher Suitet?

TLS:n ytimessä ovat cipher suites, eli salausalgoritmiyhdistelmät, jotka määrittävät, miten tiedonsiirron aikana tapahtuva salaus ja varmennus suoritetaan.

TLS Cipher Suites: Yleiskatsaus

Cipher suite on yhdistelmä algoritmeja, jotka suojaavat tietoliikennettä TLS-yhteyden aikana. Jokainen cipher suite sisältää neljä keskeistä osa-aluetta: salausalgoritmin, avainvaihtomekanismin, varmenteen varmennusalgoritmin ja tiivistefunktion. Kun TLS-yhteys muodostetaan, asiakasohjelma (esim. web-selain) ja palvelin neuvottelevat käytettävän cipher suiten, perustuen molempien osapuolten tukemiin algoritmeihin.

Cipher Suitesin Komponentit

Avainvaihtomekanismi: Määrittää, miten osapuolet vaihtavat salausavaimet. Esimerkkejä mekanismeista ovat RSA, Diffie-Hellman (DH), ja Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH).

Salausalgoritmi: Määrittää, mitä algoritmia käytetään datan salaamiseen. Yleisiä salausalgoritmeja ovat AES (Advanced Encryption Standard) ja ChaCha20.

Varmenteen varmennusalgoritmi: Käytetään digitaalisen allekirjoituksen varmentamiseen. Esimerkkejä ovat RSA, ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm).

Tiivistefunktio (Message Authentication Code, MAC): Varmistaa viestin eheyden ja aitouden. Suosittuja tiivistefunktioita ovat SHA-256 ja SHA-384.

TLS:n Vaiheet ja Cipher Suitesin Merkitys

TLS-yhteyden muodostaminen sisältää useita vaiheita, joissa cipher suitesilla on keskeinen rooli:

Alkukättely (Handshake)

• Avainvaihto: Tässä vaiheessa avainvaihtomekanismi on ratkaisevassa asemassa. Se mahdollistaa salaisen avaimen luomisen, jota kumpikin osapuoli voi käyttää tiedon salaamiseen ja purkamiseen yhteyden aikana.
• Palvelimen varmenteen varmennus: Asiakasohjelma käyttää varmenteen varmennusalgoritmia varmistaakseen palvelimen varmenteen aitouden. Tämä varmistaa, että yhteys muodostetaan oikean palvelimen kanssa.

Datan Siirto

• Datan salaaminen: Kun avaimet on vaihdettu, valittu salausalgoritmi otetaan käyttöön datan salaamiseen. Tämä takaa, että tiedot pysyvät luottamuksellisina siirron aikana.
• Viestin eheys: Tiivistefunktio varmistaa, että data ei ole muuttunut siirron aikana. Jos tiiviste ei täsmää, tieto katsotaan manipuloiduksi.

Cipher Suitesin Valinta ja Neuvottelu

TLS-yhteyden alussa asiakasohjelma lähettää listan tukemistaan cipher suitesista palvelimelle, joka valitsee niistä sopivimman. Valinta perustuu turvallisuustasoon, suorituskykyyn ja yhteensopivuuteen. Uudemmat TLS-versiot, kuten TLS 1.3, ovat karsineet tuettujen cipher suitesien määrää parantaakseen turvallisuutta ja yksinkertaistamaan neuvotteluprosessia.

Esimerkkejä hyvistä ja huonoista cipher suiteista

TLS cipher suites määrittelevät yksityiskohtaisesti, miten tietoliikenne suojataan TLS:n avulla. Jokainen cipher suite koostuu useista eri komponenteista, kuten avainvaihtomekanismista, salausalgoritmista, varmenteen varmennusalgoritmista ja MAC-algoritmista (Message Authentication Code). Tässä muutamia esimerkkejä hyvistä ja huonoista cipher suiteista.

TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA

• Avainvaihto: RSA
• Salausalgoritmi: AES 128-bit CBC (Cipher Block Chaining) mode
• Varmennusalgoritmi: RSA
• Tiivistefunktio: SHA-1

Arvio: Vanhentunut. SHA-1 ja CBC-moodi ovat osoittautuneet haavoittuviksi tietyissä olosuhteissa, joten tätä cipher suitea ei suositella käytettäväksi.

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384

• Avainvaihto: Ephemeral Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDHE)
• Salausalgoritmi: AES 256-bit GCM (Galois/Counter Mode)
• Varmennusalgoritmi: RSA
• Tiivistefunktio: SHA-384

Arvio: Hyvä. Käyttää vahvaa salausta ja Forward Secrecyä, joka parantaa yksityisyyttä. GCM tarjoaa sekä salauksen että eheyden suojauksen.

TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256

• Avainvaihto: Diffie-Hellman Ephemeral (DHE)
• Salausalgoritmi: AES 128-bit CBC
• Varmennusalgoritmi: RSA
• Tiivistefunktio: SHA-256

Arvio: Kohtuullinen. Tarjoaa Forward Secrecyä, mutta CBC-tila on alttiimpi tietyille hyökkäyksille kuin GCM.

Yhteenveto

Parhaita cipher suites ovat ne, jotka käyttävät moderneja salausalgoritmeja (kuten AES-GCM, ChaCha20-Poly1305), tukevat Forward Secrecyä (ECDHE, DHE) ja käyttävät vahvoja tiivistefunktioita (SHA-256, SHA-384). TLS 1.3 cipher suitesit tarjoavat yleensä parhaan turvallisuuden ja suorituskyvyn. Vanhentuneiden algoritmien (kuten CBC-tilan, 3DES:n, RSA:n ilman ECDHE:tä) käyttöön liittyy merkittäviä turvallisuusriskejä.