SSL/TLS — คืออะไร โปรโตคอล และหลักการทำงานของการเข้ารหัส

SSL/TLS คืออะไร?

SSL (Secure Sockets Layer) เป็นโปรโตคอลที่พัฒนาโดย Netscape ในปี 1995 เพื่อรักษาความปลอดภัยทราฟฟิกเว็บ เวอร์ชันแรก SSL 1.0 ไม่เคยถูกเผยแพร่สู่สาธารณะ SSL 2.0 (1995) และ SSL 3.0 (1996) ถูกใช้จนถึงต้นยุค 2000 แต่มีช่องโหว่ร้ายแรง SSL ถูกสืบทอดโดย TLS (Transport Layer Security) — เวอร์ชันที่ปรับปรุงแล้วซึ่งถูกทำให้เป็นมาตรฐานโดย IETF TLS 1.0 (1999) มีพื้นฐานมาจาก SSL 3.0 ในขณะที่เวอร์ชันต่อมา TLS 1.1 (2006), TLS 1.2 (2008) และ TLS 1.3 (2018) ค่อย ๆ แยกตัวออกจากสถาปัตยกรรมดั้งเดิม เพิ่มอัลกอริทึมการเข้ารหัสใหม่และแก้ไขช่องโหว่ ปัจจุบัน SSL ถือว่าล้าสมัย และระบบสมัยใหม่ทั้งหมดใช้ TLS แม้ว่าโปรโตคอลทั้งสองมักถูกกล่าวถึงร่วมกันเป็น SSL/TLS ตามความเคยชิน

ประวัติของโปรโตคอล

ประวัติของ SSL/TLS เริ่มต้นจากความจำเป็นในการส่งข้อมูลอย่างปลอดภัยในเว็บยุคแรก ในปี 1994 Netscape พัฒนา SSL 1.0 สำหรับเบราว์เซอร์ Navigator ของตน แต่โปรโตคอลไม่เคยถูกเผยแพร่เนื่องจากปัญหาความปลอดภัยร้ายแรง SSL 2.0 เปิดตัวในปี 1995 และถูกใช้งานจริง แต่มีช่องโหว่มากมาย: ขาดการป้องกันการโจมตีแบบ Man-in-the-Middle อัลกอริทึมการเข้ารหัสที่อ่อนแอ และความไวต่อการโจมตีแบบตัดทอน SSL 3.0 (1996) แก้ไขปัญหาส่วนใหญ่ แต่ภายในปี 2014 มีการค้นพบช่องโหว่ POODLE หลังจากนั้น IETF ประกาศอย่างเป็นทางการว่า SSL ทุกเวอร์ชันล้าสมัย TLS 1.0–1.3 ปรับปรุงความแข็งแกร่งของการเข้ารหัส ประสิทธิภาพ และความเป็นส่วนตัวอย่างต่อเนื่อง โดย TLS 1.3 ลดการจับมือจากสองรอบเหลือหนึ่งรอบ ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันมือถือที่มีการเชื่อมต่อไม่เสถียร

การจับมือ SSL/TLS ทำงานอย่างไร

การจับมือ (Handshake) เป็นกระบวนการสร้างการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยระหว่างไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ ประกอบด้วยหลายขั้นตอนต่อเนื่องกันซึ่งทั้งสองฝ่ายตกลงกันเกี่ยวกับเวอร์ชันโปรโตคอล เลือกอัลกอริทึมการเข้ารหัส แลกเปลี่ยนคีย์ และยืนยันตัวตนซึ่งกันและกัน ใน TLS 1.3 การจับมือใช้เพียงหนึ่งรอบเครือข่าย (1-RTT) ในขณะที่ TLS 1.2 ต้องใช้สองรอบ (2-RTT)

ขั้นตอนแรกคือไคลเอ็นต์ส่ง ClientHello — ข้อความที่มีรายการเวอร์ชัน TLS ที่รองรับ ชุดการเข้ารหัส และตัวเลขสุ่ม เซิร์ฟเวอร์ตอบกลับด้วย ServerHello ที่มีเวอร์ชันและการเข้ารหัสที่เลือก ใบรับรอง X.509 และลายเซ็นดิจิทัล ไคลเอ็นต์ตรวจสอบใบรับรองผ่านห่วงโซ่หน่วยงานออกใบรับรอง (CA) สร้างคีย์เซสชันและส่งคีย์นั้นที่เข้ารหัสด้วยคีย์สาธารณะของเซิร์ฟเวอร์จากใบรับรอง หลังจากการยืนยันจากเซิร์ฟเวอร์ การส่งข้อมูลที่ปลอดภัยก็เริ่มต้นขึ้น การจับมือทั้งหมดใช้เวลา 1–3 มิลลิวินาทีบนอุปกรณ์สมัยใหม่ ทำให้ผู้ใช้ไม่รู้สึก

ใบรับรอง X.509 และห่วงโซ่ความไว้วางใจ

พื้นฐานของ การยืนยันตัวตน TLS คือโครงสร้างพื้นฐานคีย์สาธารณะ (PKI) ที่สร้างขึ้นบนใบรับรองรูปแบบ X.509 ใบรับรองแต่ละใบประกอบด้วย: ชื่อโดเมน (Common Name หรือ Subject Alternative Name), คีย์สาธารณะของเซิร์ฟเวอร์, ชื่อผู้ออก (หน่วยงานออกใบรับรอง), วันที่หมดอายุ และลายเซ็นดิจิทัลของ CA ไคลเอ็นต์ตรวจสอบใบรับรองของเซิร์ฟเวอร์ตามห่วงโซ่ความไว้วางใจ: จากใบรับรองเซิร์ฟเวอร์ไปจนถึง CA ราก ซึ่งใบรับรองถูกฝังอยู่ในระบบปฏิบัติการ บนอุปกรณ์ Android ใบรับรองรากจะถูกเก็บไว้ในที่เก็บคีย์ของระบบ อัปเดตผ่าน Google Play Services; บน iOS — ผ่านการอัปเดต iOS หากจุดเชื่อมต่อใดในห่วงโซ่ขาด (ใบรับรองหมดอายุ, โดเมนไม่ตรงกัน, CA ไม่รู้จัก) ไคลเอ็นต์จะยกเลิกการเชื่อมต่อ สำหรับใบรับรองที่เซ็นชื่อด้วยตนเอง (ใช้ในการพัฒนา) จำเป็นต้องมีความไว้วางใจอย่างชัดแจ้ง — บน Android ผ่าน Network Security Config, บน iOS ผ่าน NSExceptionDomains ใน Info.plist กระบวนการตรวจสอบห่วงโซ่ใบรับรองรวมถึงการตรวจสอบสถานะการเพิกถอนผ่าน CRL (รายการใบรับรองที่ถูกเพิกถอน) หรือ OCSP (โปรโตคอลสถานะใบรับรองออนไลน์) แม้ว่าบนอุปกรณ์มือถือคำขอ OCSP มักถูกข้ามเพื่อเพิ่มความเร็วในการเชื่อมต่อ — นี่เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความปลอดภัยและประสิทธิภาพที่สถาปนิกควรพิจารณา

val client = OkHttpClient.Builder()
    .connectionSpecs(
        listOf(
            ConnectionSpec.Builder(ConnectionSpec.MODERN_TLS)
                .tlsVersions(TlsVersion.TLS_1_3, TlsVersion.TLS_1_2)
                .cipherSuites(
                    CipherSuite.TLS_AES_128_GCM_SHA256,
                    CipherSuite.TLS_AES_256_GCM_SHA384,
                    CipherSuite.TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256
                )
                .build()
        )
    )
    .hostnameVerifier { hostname, session ->
        SSLSession.DefaultHostnameVerifier.verify(hostname, session)
    }
    .build()