پروتکلTLS  یکی از مهم‌ترین ابزارها برای ایجاد ارتباطات امن در اینترنت است. این پروتکل با استفاده از رمزنگاری، صحت داده‌ها و احراز هویت را تضمین می‌کند و برای محافظت از اطلاعات حساس مانند رمزهای عبور، اطلاعات مالی و داده‌های شخصی در برابر حملات سایبری، در بسیاری از سرویس‌ها مانند مرورگرهای وب، ایمیل و شبکه‌های VPN به کار می‌رود.

رمزنگاری چیست و چگونه به داده‌ها و اطلاعات امنیت می‌بخشد؟

TLS چیست؟

TLS یا Transport Layer Security یک پروتکل رمزنگاری است که برای تأمین امنیت ارتباطات در اینترنت استفاده می‌شود. این پروتکل جانشین SSL (Secure Sockets Layer) است و هدف آن محافظت از داده‌ها در حین انتقال بین دو نقطه، مانند مرورگر و سرور است. TLS از روش‌هایی مانند رمزنگاری، تأیید هویت و یکپارچگی داده‌ها بهره می‌برد تا اطمینان حاصل شود که اطلاعات در طول مسیر تغییر نمی‌کنند و تنها گیرنده‌ی اصلی آن را دریافت می‌کند.

TLS در بسیاری از سرویس‌های اینترنتی مانند HTTPS، ایمیل (SMTP، IMAP، POP3) و VPN کاربرد دارد و یکی از پایه‌های اصلی امنیت سایبری مدرن به شمار می‌آید. این پروتکل در لایه انتقال (Transport Layer) مدل OSI عمل می‌کند و با استفاده از کلیدهای رمزنگاری و گواهی‌نامه‌های دیجیتال، امکان برقراری ارتباط امن بین سیستم‌ها را فراهم می‌کند. نسخه‌های جدید TLS نسبت به نسخه‌های قبلی خود، امنیت بیشتری دارند و آسیب‌پذیری‌های شناخته‌شده را کاهش داده‌اند.

تاریخچه کوتاه TLS

پروتکل TLS به‌عنوان جانشینی امن برای پروتکل SSL توسعه یافت. نسخه اولیه آن یعنی TLS 1.0 در سال 1999 توسط IETF معرفی شد و بر پایه SSL 3.0 بنا شده بود اما بهبودهایی در امنیت و قابلیت اطمینان داشت. در طول زمان، نسخه‌های جدیدتری مانند TLS 1.1 (2006)، TLS 1.2 (2008) و TLS 1.3 (2018) منتشر شدند که هر یک نواقص نسخه‌های پیشین را برطرف کردند و الگوریتم‌های رمزنگاری مدرن‌تری را به کار گرفتند. هدف این پروتکل ایجاد ارتباطی رمزنگاری‌شده، مطمئن و احراز هویت‌شده بین کاربران و سرورها بوده است.

TLS چگونه کار می‌کند؟

1. آغاز ارتباط (Client Hello):

فرآیند با ارسال یک پیام به نام Client Hello از سوی کلاینت آغاز می‌شود. این پیام شامل نسخه TLS پشتیبانی‌شده، الگوریتم‌های رمزنگاری قابل استفاده، داده تصادفی (random) و سایر تنظیمات اولیه است.

2. پاسخ سرور (Server Hello):

سرور با پیام Server Hello پاسخ می‌دهد که در آن نسخه TLS انتخابی، الگوریتم رمزنگاری مورد توافق، گواهی دیجیتال (SSL/TLS Certificate) و اطلاعات امنیتی دیگر ارسال می‌شود.

3. احراز هویت و تبادل کلیدها:

سرور گواهی دیجیتال خود را ارسال می‌کند تا کلاینت بتواند هویت آن را بررسی کند. سپس فرآیند تبادل کلید (Key Exchange) برای تولید یک کلید مشترک بین کلاینت و سرور انجام می‌شود که معمولاً با استفاده از الگوریتم‌هایی مانند Diffie-Hellman یا RSA انجام می‌گیرد.

4. تولید کلید جلسه (Session Key):

پس از تبادل اطلاعات اولیه، هر دو طرف از داده‌های رمزنگاری‌شده برای تولید یک کلید جلسه مشترک استفاده می‌کنند. این کلید برای رمزنگاری داده‌هایی که در ادامه رد و بدل می‌شوند، به کار می‌رود.

5. تأیید نهایی و شروع رمزنگاری:

هر دو طرف پیام‌هایی به یکدیگر ارسال می‌کنند تا تأیید کنند که ارتباط ایمن برقرار شده و همه مراحل با موفقیت انجام شده‌اند. پس از این مرحله، تبادل اطلاعات به‌صورت رمزنگاری‌شده آغاز می‌شود.

الگوریتم‌های رمزنگاری مورد استفاده در TLS

• الگوریتم‌های تبادل کلید (Key Exchange Algorithms)

در مرحله ابتدایی ارتباط TLS از الگوریتم‌های تبادل کلید برای ایجاد یک کلید مشترک بین کلاینت و سرور استفاده می‌شود. رایج‌ترین این الگوریتم‌ها شامل RSA، DH و ECDHE هستند. ECDHE به دلیل قابلیت ایجاد کلیدهای موقتی (ephemeral keys) و امنیت بالاتر نسبت به سایر روش‌ها، محبوبیت بیشتری در نسخه‌های جدید TLS دارد.

• الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن (Symmetric Encryption)

پس از تبادل کلید، ارتباطات بین کلاینت و سرور با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن رمزگذاری می‌شوند. در این روش هر دو طرف از یک کلید مشترک برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌کنند. معروف‌ترین الگوریتم‌های مورد استفاده شامل AES  و ChaCha20 هستند. AES به‌ویژه در نسخه‌های پیشرفته TLS به‌عنوان استاندارد طلایی شناخته می‌شود.

• الگوریتم‌های هش (Hashing Algorithms)

الگوریتم‌های هش برای تضمین یکپارچگی داده‌ها در طول ارتباط استفاده می‌شوند. این الگوریتم‌ها داده‌ها را به یک مقدار هش تبدیل می‌کنند و در صورت هرگونه تغییر در داده‌ها، مقدار هش تغییر خواهد کرد. الگوریتم‌هایی مانندSHA-2  در نسخه‌های جدید TLS برای این منظور به کار گرفته می‌شوند، چرا که امنیت بیشتری نسبت به الگوریتم‌های قدیمی مثل SHA-1 دارند.

• الگوریتم‌های امضای دیجیتال (Digital Signature Algorithms)

برای احراز هویت و تضمین اصالت اطلاعات TLS از امضای دیجیتال استفاده می‌کند. این امضاها معمولاً با الگوریتم‌هایی مانند RSA یاECDSA  تولید می‌شوند. امضای دیجیتال در اعتبارسنجی گواهی‌نامه‌ها و تایید اینکه اطلاعات از یک منبع معتبر ارسال شده‌اند، نقش حیاتی دارد.

مزایا و معایب استفاده از TLS