การรักษาความลับในการส่งต่ออย่างสมบูรณ์คืออะไร และเหตุใดจึงสำคัญ

การรักษาความลับในการส่งต่ออย่างสมบูรณ์ (PFS หรือ ความลับในการส่งต่อ) คือคุณสมบัติด้านความปลอดภัยในระบบการเข้ารหัสลับที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารในอดีตจะยังคงปลอดภัย แม้ว่าคีย์ส่วนตัวระยะยาวจะถูกโจมตีในภายหลังก็ตาม

โดยปกติแล้ว ระบบที่เข้ารหัสจะใช้คีย์เข้ารหัสลับที่จะยังคงเหมือนเดิมเป็นระยะเวลานาน หากมีใครขโมยคีย์นั้นไปหลังจากการสื่อสารเกิดขึ้นแล้ว ก็อาจถอดรหัสการสื่อสารที่เคยบันทึกไว้ก่อนหน้านี้ได้

จินตนาการว่ากำลังทำงานจากระยะไกลและเข้าสู่ระบบพอร์ทัลเว็บภายในรุ่นเก่าของบริษัทผ่าน HTTPS เพื่อส่งรายงานค่าใช้จ่ายหรือข้อมูลเงินเดือนส่วนบุคคล ระบบใช้การกำหนดค่า TLS รุ่นเก่าที่ไม่รองรับการรักษาความลับในการส่งต่ออย่างสมบูรณ์

ผู้โจมตี ณ จุดใดจุดหนึ่งบนเส้นทางเครือข่าย (ตัวอย่างเช่น บน WiFi สาธารณะ หรือเราเตอร์ที่ถูกโจมตี) จะบันทึกทราฟฟิกที่เข้ารหัสไว้ ผู้โจมตีไม่สามารถอ่านได้ในเวลานั้นเนื่องจากมีการเข้ารหัสไว้

หลายเดือนต่อมา บริษัทประสบกับการละเมิดข้อมูล และคีย์การเข้ารหัสลับส่วนตัวระยะยาวของเซิร์ฟเวอร์เกิดการรั่วไหล เนื่องจากระบบไม่ได้ใช้ความลับในการส่งต่อ ผู้โจมตีจึงสามารถใช้คีย์นั้นเพื่อถอดรหัสทราฟฟิกที่บันทึกไว้ก่อนหน้านี้ได้ ซึ่งจะเปิดเผยข้อมูลสำคัญที่ส่งไปก่อนหน้านี้

หากระบบใช้ความลับในการส่งต่อ แต่ละเซสชันก็จะใช้คีย์การเข้ารหัสลับชั่วคราวที่จะถูกละทิ้งในภายหลัง ดังนั้นคีย์เซิร์ฟเวอร์ที่เกิดการรั่วไหลจึงไม่ทำให้ผู้โจมตีสามารถถอดรหัสการสื่อสารในอดีตเหล่านั้นได้

การรักษาความลับในการส่งต่ออย่างสมบูรณ์จะสร้างคีย์เซสชันชั่วคราวขึ้นมาใหม่ผ่านการแลกเปลี่ยนคีย์แบบไม่สมมาตรชั่วคราวสำหรับแต่ละเซสชันการสื่อสาร โดยทั่วไปจะดำเนินการโดยใช้โปรโตคอลแลกเปลี่ยนคีย์ชั่วคราว เช่น Diffie–Hellman (DH) หรือเวอร์ชันเส้นโค้งวงรีที่มีประสิทธิภาพมากกว่าอย่าง Elliptic Curve Diffie–Hellman (ECDH)

Elliptic Curve Diffie–Hellman เป็นที่นิยมใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เนื่องจากให้ความปลอดภัยในระดับเดียวกับ Diffie–Hellman แบบดั้งเดิม ในขณะที่ใช้คีย์ที่มีขนาดเล็กกว่ามาก ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน Diffie–Hellman แบบดั้งเดิมนั้นอาศัยจำนวนเฉพาะขนาดใหญ่ และการเลือกพารามิเตอร์ที่อ่อนแอหรือนำกลับมาใช้ใหม่ก็เคยถูกเจาะระบบ(หน้าต่างใหม่)ในอดีต

แผนภาพด้านล่างแสดงการจับมือ TLS พร้อมการรักษาความลับในการส่งต่ออย่างสมบูรณ์ ทั้งไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์จะสร้างคู่คีย์ชั่วคราว และแลกเปลี่ยนคีย์สาธารณะเพื่อรับค่าความลับของเซสชันที่ใช้ร่วมกัน เนื่องจากคีย์เหล่านั้นเป็นแบบชั่วคราว เซสชันในอดีตจึงยังคงปลอดภัย แม้ว่าคีย์ระยะยาวของเซิร์ฟเวอร์จะถูกโจมตีในภายหลังก็ตาม

• เว็บไซต์ที่ปลอดภัยส่วนใหญ่ (HTTPS) รวมถึงการธนาคารออนไลน์และการช็อปปิ้งออนไลน์ HTTPS ใช้ TLS เพื่อเข้ารหัสการเชื่อมต่อเว็บไซต์ และ TLS 1.3 มีความลับในการส่งต่อรวมอยู่ด้วย
• แอปส่งข้อความที่มีการเข้ารหัสลับจากต้นทางถึงปลายทาง เช่น Signal และ WhatsApp โดยทั่วไปแอปเหล่านี้จะหมุนเวียนคีย์บ่อยครั้ง บางครั้งอาจสลับเปลี่ยนทุกข้อความ
• แอป VPN(หน้าต่างใหม่) ที่ใช้โปรโตคอล VPN สมัยใหม่ เช่น WireGuard®(หน้าต่างใหม่) และ OpenVPN(หน้าต่างใหม่) (พร้อมด้วย Diffie–Hellman ชั่วคราว) Proton VPN รองรับความลับในการส่งต่อ(หน้าต่างใหม่)
• เครื่องมือเข้าถึงระยะไกล SSH เช่น OpenSSH (ซึ่งมีอยู่ในตัว macOS และระบบ Linux ส่วนใหญ่) และ PuTTY (ไคลเอนต์ SSH สำหรับ Windows)
• บริการอีเมลมักจะเข้ารหัสอีเมลในระหว่างที่ส่งระหว่างเซิร์ฟเวอร์ โดยส่วนใหญ่จะใช้ TLS ที่รองรับความลับในการส่งต่อ เพื่อไม่ให้บุคคลภายนอกสามารถดักจับข้อมูลได้อย่างง่ายดาย แต่ผู้ให้บริการอีเมลเองก็อาจยังสามารถอ่านอีเมลที่จัดเก็บไว้ได้ เว้นแต่ว่าจะได้รับการปกป้องด้วยการเข้ารหัสลับ เช่น PGP