Co je to dokonalé dopředné utajení a proč na něm záleží?

Dokonalé dopředné utajení (PFS, neboli dopředné utajení) je bezpečnostní funkce v šifrovacích systémech, která zajišťuje, že minulá komunikace zůstane bezpečná, i když dojde k pozdějšímu kompromitování dlouhodobého soukromého klíče.

Za normálních okolností používají šifrované systémy tajný kryptografický klíč, který zůstává po dlouhou dobu stejný. Pokud někdo tento klíč ukradne poté, co již komunikace proběhla, mohl by potenciálně dešifrovat dříve zaznamenanou komunikaci.

Představte si, že pracujete na dálku a přihlašujete se do starého interního webového portálu své společnosti přes HTTPS, abyste odeslali výkazy výdajů nebo osobní informace o mzdách. Systém používá starší konfiguraci TLS, která nepodporuje dokonalé dopředné utajení.

Útočník někde na síťové cestě (například na veřejné wifi nebo na kompromitovaném routeru) zaznamenává šifrovaný síťový provoz. V daný moment jej nemůže přečíst, protože je šifrovaný.

O několik měsíců později dojde ve společnosti k úniku informací a dlouhodobý soukromý šifrovací klíč serveru unikne. Vzhledem k tomu, že systém nepoužíval dopředné utajení, může útočník tento klíč použít k dešifrování dříve zaznamenaného síťového provozu, čímž odhalí citlivé informace, které jste předtím odeslali.

Pokud by systém dopředné utajení používal, každá relace by používala dočasné šifrovací klíče, které by byly později zahozeny, takže uniklý klíč serveru by útočníkovi neumožnil dešifrovat tuto minulou komunikaci.

Dokonalé dopředné utajení generuje pro každou komunikační relaci nové dočasné relační klíče prostřednictvím efemérní asymetrické výměny klíčů. Toho se obvykle dosahuje pomocí protokolů pro efemérní výměnu klíčů, jako je Diffie-Hellman (DH) nebo jeho efektivnější varianta na bázi eliptických křivek, Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH).

Protokol Elliptic Curve Diffie-Hellman je dnes široce upřednostňován, protože poskytuje stejnou úroveň zabezpečení jako tradiční Diffie-Hellman, ale využívá mnohem menší velikosti klíčů, což zvyšuje výkon. Tradiční Diffie-Hellman spoléhá na velká prvočísla a volba slabých nebo opakovaně používaných parametrů byla v minulosti zneužita(nové okno).

Níže uvedený diagram zobrazuje TLS handshake s dokonalým dopředným utajením. Klient i server vygenerují efemérní páry klíčů a vymění si své veřejné klíče, aby odvodili sdílené relační tajemství. Vzhledem k tomu, že jsou tyto klíče efemérní, zůstávají minulé relace bezpečné, i když je dlouhodobý klíč serveru později kompromitován.

• Většina zabezpečených webů (HTTPS), včetně online bankovnictví a nakupování. HTTPS používá k šifrování připojení k webům TLS a TLS 1.3 obsahuje dopředné utajení.
• Aplikace pro zasílání zpráv s koncovým šifrováním, jako jsou Signal and WhatsApp. Obvykle klíče často střídají, někdy pro každou zprávu.
• Aplikace VPN(nové okno), které používají moderní protokoly VPN, jako jsou WireGuard®(nové okno) a OpenVPN(nové okno) (s efemérním protokolem Diffie-Hellman). Proton VPN podporuje dopředné utajení(nové okno).
• Nástroje pro vzdálený přístup SSH jako OpenSSH (integrovaný v systému macOS a většině systémů Linux) a PuTTY (klient SSH pro Windows).
• E-mailové služby obvykle šifrují e-maily během odesílání mezi servery, často s využitím protokolu TLS, který podporuje dopředné utajení, takže je cizí lidé nemohou snadno zachytit. Samotný poskytovatel e-mailu však může mít stále možnost číst uložené e-maily, pokud nejsou chráněny šifrováním, jako je například PGP.