TLS की गहराई में: HTTPS के पीछे का क्रिप्टोग्राफ़िक जादू

1. हैंडशेक प्रवाह पूरी तरह से हल हो गया है

TLS सुरक्षित संचार का आधार सेटअप के समय हैंडशेक नृत्य है। आइए मानक TLS हैंडशेक प्रवाह को समझें:

 

चित्र 2: एक विशिष्ट TLS हैंडशेक प्रवाह.

1️⃣ टीसीपी कनेक्शन सेटअप

एक क्लाइंट (उदाहरण के लिए, एक ब्राउज़र) सर्वर (मानक पोर्ट 443) से एक TCP कनेक्शन आरंभ करता है।

2️⃣ TLS हैंडशेक चरण

○ क्लाइंट हैलो: ब्राउज़र समर्थित TLS संस्करण, सिफर और रैंडम नंबर के साथ सर्वर नाम संकेत (SNI) भेजता है, जो सर्वर को बताता है कि वह किस होस्टनाम तक पहुंचना चाहता है (एकाधिक साइटों पर IP साझाकरण सक्षम करना)।

○ सर्वर हैलो और प्रमाणपत्र समस्या: सर्वर उपयुक्त TLS संस्करण और सिफर का चयन करता है, और अपना प्रमाणपत्र (सार्वजनिक कुंजी के साथ) और यादृच्छिक संख्याएं वापस भेजता है।

○ प्रमाणपत्र सत्यापन: ब्राउज़र सर्वर प्रमाणपत्र श्रृंखला को विश्वसनीय रूट CA तक सत्यापित करता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि यह जाली नहीं है।

○ प्रीमास्टर कुंजी निर्माण: ब्राउज़र एक प्रीमास्टर कुंजी बनाता है, इसे सर्वर की सार्वजनिक कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट करता है, और इसे सर्वर को भेजता है। दो पक्ष सत्र कुंजी पर बातचीत करते हैं: दोनों पक्षों के यादृच्छिक नंबरों और प्रीमास्टर कुंजी का उपयोग करके, क्लाइंट और सर्वर समान सममित एन्क्रिप्शन सत्र कुंजी की गणना करते हैं।

○ हैंडशेक समापन: दोनों पक्ष एक दूसरे को "समाप्त" संदेश भेजते हैं और एन्क्रिप्टेड डेटा ट्रांसमिशन चरण में प्रवेश करते हैं।

3️⃣ सुरक्षित डेटा स्थानांतरण

सभी सेवा डेटा को बातचीत सत्र कुंजी के साथ कुशलतापूर्वक सममित रूप से एन्क्रिप्ट किया जाता है, भले ही बीच में अवरोधित हो, यह केवल "गड़बड़ कोड" का एक समूह है।

4️⃣ सत्र पुन: उपयोग

टीएलएस पुनः सत्र का समर्थन करता है, जो उसी क्लाइंट को थकाऊ हैंडशेक को छोड़ने की अनुमति देकर प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकता है।
असममित एन्क्रिप्शन (जैसे RSA) सुरक्षित लेकिन धीमा होता है। सममित एन्क्रिप्शन तेज़ होता है लेकिन कुंजी वितरण बोझिल होता है। TLS एक "दो-चरणीय" रणनीति का उपयोग करता है—पहले एक असममित सुरक्षित कुंजी विनिमय और फिर डेटा को कुशलतापूर्वक एन्क्रिप्ट करने के लिए एक सममित योजना।

2. एल्गोरिथम विकास और सुरक्षा सुधार

आरएसए और डिफी-हेलमैन
○ आरएसए
इसका पहली बार व्यापक रूप से TLS हैंडशेक के दौरान सत्र कुंजियों को सुरक्षित रूप से वितरित करने के लिए उपयोग किया गया था। क्लाइंट एक सत्र कुंजी उत्पन्न करता है, उसे सर्वर की सार्वजनिक कुंजी के साथ एन्क्रिप्ट करता है, और उसे भेजता है ताकि केवल सर्वर ही उसे डिक्रिप्ट कर सके।

○ डिफी-हेलमैन (डीएच/ईसीडीएच)
TLS 1.3 के अनुसार, कुंजी विनिमय के लिए RSA का उपयोग अब अधिक सुरक्षित DH/ECDH एल्गोरिदम के पक्ष में नहीं किया जाता है जो फ़ॉरवर्ड सीक्रेसी (PFS) का समर्थन करते हैं। निजी कुंजी लीक होने पर भी, ऐतिहासिक डेटा को अनलॉक नहीं किया जा सकता है।

TLS संस्करण	कुंजी विनिमय एल्गोरिथ्म	सुरक्षा
टीएलएस 1.2	आरएसए/डीएच/ईसीडीएच	उच्च
टीएलएस 1.3	केवल DH/ECDH के लिए	ज़्यादा ऊंचा