Что такое совершенная прямая секретность и почему она важна?

Совершенная прямая секретность (PFS, или прямая секретность) — это функция безопасности в системах шифрования, которая гарантирует защиту прошлых сеансов связи, даже если долгосрочный закрытый ключ впоследствии будет раскрыт.

Обычно в зашифрованных системах используется секретный криптографический ключ, который остается неизменным в течение длительного периода времени. Если кто-то украдет этот ключ после того, как сеанс связи уже состоялся, он потенциально сможет расшифровать ранее записанные сеансы связи.

Представьте, что вы работаете удаленно и входите на старый внутренний веб-портал вашей компании через HTTPS, чтобы отправить отчеты о расходах или личную информацию о заработной плате. Система использует старую конфигурацию TLS, которая не поддерживает совершенную прямую секретность.

Злоумышленник на сетевом пути (например, в общественной сети WiFi или на раскрытом маршрутизаторе) записывает зашифрованный трафик. В тот момент он не может его прочитать, так как трафик зашифрован.

Спустя несколько месяцев в компании происходит утечка, и долгосрочный конфиденциальный ключ шифрования сервера попадает в сеть. Поскольку система не использовала прямую секретность, злоумышленник может использовать этот ключ для расшифровки ранее записанного трафика, раскрывая конфиденциальную информацию, которую вы отправили ранее.

Если бы система использовала прямую секретность, для каждого сеанса использовались бы временные ключи шифрования, которые позже сбрасывались бы, поэтому утекший ключ сервера не позволил бы злоумышленнику расшифровать эти прошлые сеансы связи.

Совершенная прямая секретность генерирует новые временные ключи сеанса посредством эфемерного асимметричного обмена ключами для каждого сеанса связи. Обычно это достигается с помощью протоколов эфемерного обмена ключами, таких как протокол Диффи — Хеллмана (DH) или его более эффективный аналог на эллиптических кривых — протокол Диффи — Хеллмана на эллиптических кривых (ECDH).

Протокол Диффи — Хеллмана на эллиптических кривых сегодня пользуется большой популярностью, поскольку обеспечивает тот же уровень безопасности, что и традиционный протокол Диффи — Хеллмана, при гораздо меньших размерах ключей, что повышает производительность. Традиционный протокол Диффи — Хеллмана основан на больших простых числах, а слабый или повторно используемый выбор параметров в прошлом использовался злоумышленниками(новое окно).

На диаграмме ниже показано рукопожатие TLS с совершенной прямой секретностью. И клиент, и сервер генерируют эфемерные пары ключей и обмениваются своими открытыми ключами для получения общего секрета сеанса. Поскольку эти ключи являются эфемерными, прошлые сеансы остаются в безопасности, даже если долгосрочный ключ сервера позже будет раскрыт.

• Большинство защищенных веб-сайтов (HTTPS), включая онлайн-банкинг и интернет-магазины. HTTPS использует TLS для шифрования подключений к веб-сайтам, а TLS 1.3 включает в себя прямую секретность.
• Приложения для обмена сообщениями со сквозным шифрованием, такие как Signal и WhatsApp. Обычно они часто меняют ключи, иногда для каждого сообщения.
• VPN(новое окно)-приложения, использующие современные протоколы VPN, такие как WireGuard®(новое окно) и OpenVPN(новое окно) (с эфемерным протоколом Диффи — Хеллмана). Proton VPN поддерживает прямую секретность(новое окно).
• Инструменты удаленного доступа SSH, такие как OpenSSH (встроен в macOS и большинство систем Linux) и PuTTY (клиент SSH для Windows).
• Почтовые службы обычно шифруют электронные письма при их отправке между серверами, часто используя TLS с поддержкой научной прямой секретности, чтобы посторонние лица не могли легко их перехватить. Но сам провайдер электронной почты все равно может читать сохраненные электронные письма, если они не защищены шифрованием, например PGP.