Šis žingsnis bus didelės svetainių autentifikavimo ekosistemos pertvarkos dalis.
„Cloudflare“ antradienį pranešė planuojanti išduoti nuo kvantinių kompiuterių apsaugotus TLS sertifikatus ir taip tapti viena pirmųjų sertifikavimo institucijų, tai darančių. Tokie sertifikatai naudoja kriptografijos rūšį, kuri, kaip plačiai manoma, atlaikys kvantinių kompiuterių atakas.
Interneto infrastruktūros paslaugų teikėja pranešė, kad naudos atvirojo kodo platformą, išduodančią ir klasikinius TLS sertifikatus, ir postkvantinį jų atitikmenį, vadinamą Merkle Tree Certificates (Merkle medžių sertifikatais). Hibridiniai sertifikatai bus nemokami tiek mokantiems, tiek nemokantiems naudotojams. Kad galėtų sukurti šią didžiulę sistemą ir užtikrinti jos visuotinį pripažinimą plačioje TLS ekosistemoje, „Cloudflare“ iš sertifikavimo institucijos „GlobalSign“ įsigis jau pripažintą šakninį sertifikatą. „Cloudflare“ teigė, kad dėl to milijonai svetainių galės naudoti postkvantinius sertifikatus vos vienu jungikliu ir be papildomos našumo apkrovos.
Paaiškinimas: TLS sertifikatai patvirtina svetainės tapatybę ir leidžia užšifruoti ryšį tarp naršyklės ir serverio. Juos išduoda sertifikavimo institucijos, kuriomis pasitiki naršyklės ir operacinės sistemos.
Laukia esminiai architektūros pokyčiai
„Cloudflare“ planai yra didelės žiniatinklio viešojo raktų infrastruktūros (WebPKI) pertvarkos dalis, būtinos, kad svetainių šifravimas ir autentifikavimas būtų saugūs artėjančioje postkvantinėje eroje. Didelis iššūkis – naudoti nuo kvantinių kompiuterių apsaugotus parašus, kuriuos būtų galima lengvai perduoti žiniatinklio užklausų metu ir įrašyti į skaidrumo žurnalus, kad svetainėms nebūtų priskirti suklastoti sertifikatai. Pertvarka užtruks metus, nes jai reikia nesuskaičiuojamo daugybės inžinierių, kuriančių operacines sistemas, naršykles, sertifikavimo institucijas ir interneto infrastruktūrą, darbo.
„Kol kas sertifikatų neišduodame ir dar šiek tiek užtruks, kol pradėsime“, – rašė „Cloudflare“ atstovas Steve’as Goldsmithas. „Mes įsipareigojame dirbti viešai, dalytis etapais, kai jie bus pasiekti, ir tiksliai pasakoti, ką kuriame, bendradarbiaudami su šakninių sertifikatų programomis ir kitais WebPKI bendruomenės nariais, kad tai pasiektume.“
WebPKI apsaugoti nuo kvantinių atakų yra sudėtinga užduotis, reikalaujanti esminių architektūros pokyčių, o ne vien algoritmų pakeitimo. Kvantams atsparios šiandienių klasikinių X.509 sertifikatų versijos maždaug 40 kartų padidintų duomenų kiekį, reikalingą TLS rankos paspaudimui (angl. handshake), vykstančiam kaskart, kai naršyklė ar kita programa užmezga naują sesiją su serveriu. Papildomi skaičiavimai ir pralaidumas, reikalingi tokiai sistemai įdiegti, sugriautų internetą, kokį jį pažįstame.
Vasarį „Google“ paskelbė sprendimą: Merkle medžius. Šios hierarchinės duomenų struktūros naudoja kriptografines maišos funkcijas ir kitą matematiką, kad didelio informacijos kiekio turinį būtų galima patikrinti pasitelkus nedidelę jo dalį. Šis sprendimas, kurį „Google“ ir „Cloudflare“ bandė riboto masto bandomosiose programose, sumažina rankos paspaudimo duomenų kiekį iki maždaug 40 kilobaitų – maždaug tiek, kiek apdorojama dabar.
Paaiškinimas: Maišos funkcija paverčia bet kokio dydžio duomenis trumpa unikalia skaitine „kontroline suma“. Pakeitus net menkiausią duomenų dalį, ši reikšmė pasikeičia, todėl ją galima naudoti vientisumui tikrinti.
Dabartinė WebPKI sertifikato autentiškumui įrodyti remiasi kelių grandžių grandine parašų, pažeidžiamų kvantinių kompiuterių. Kadangi parašus pakeisti kvantams atspariais pernelyg imlu ištekliams, grandinės keičiamos kompaktiškais Merkle medžio įrodymais. Tokiam įrodymui užbaigti sertifikavimo institucija pasirašo tik vieną „medžio viršūnę“, kuri gali atstovauti milijonams sertifikatų. Daugeliu atvejų naršyklės apdorojami duomenys yra „orientyras“ (angl. landmark) – lengvas įrodymas, kad sertifikatas yra kažkurioje medžio vietoje.
Visos pramonės taisyklės reikalauja, kad TLS sertifikatai būtų skelbiami tik papildomuose paskirstytuosiuose registruose, vadinamuosiuose viešuosiuose skaidrumo žurnaluose. Svetainių savininkai realiuoju laiku tikrina žurnalus, kad įsitikintų, jog jų naudojamiems domenams nebuvo išduota neteisėtų sertifikatų. Skaidrumo programos buvo įdiegtos po 2011 m. įsilaužimo į Nyderlanduose įsikūrusią „DigiNotar“, dėl kurio buvo pagaminta 500 suklastotų sertifikatų „Google“ ir kitoms svetainėms; kai kurie jų buvo naudojami šnipinėti Irano interneto naudotojus.
Kai tik taps įmanomas, Shoro algoritmas galės suklastoti klasikinius šifravimo parašus ir sertifikatų žurnalų viešuosius raktus. Galiausiai užpuolikas galėtų suklastoti pasirašytas sertifikatų laiko žymas, naudojamas naršyklei ar operacinei sistemai įrodyti, kad sertifikatas užregistruotas, nors iš tikrųjų taip nėra.
Pagal dabartinę PKI sistemą atnaujinimai atliekami į parašų grandinę pridedant naują grandį. Merkle medžiai įrodo parašų grandinę aiškiai nesuvardydami kiekvienos atskiros grandies. Šis sprendimas turi dar vieną svarbų privalumą. Dabartinėje sistemoje skaidrumo žurnalai yra nuo sertifikatų išdavimo atskiras procesas. Naudojant Merkle Tree Certificates, priešingai, registravimas yra pagrindinė išdavimo dalis. „Sujungus išdavimą ir registravimą, skaidrumas tampa veikimo sąlyga, o ne priedu“, – sakė „Cloudflare“ inžinierė Mari Galicer.
„Cloudflare“ plane yra ir daugybė kitų sprendimų. Vienas jų – Automated Certificate Management Environment (ACME) – atvirojo kodo mechanizmas sertifikatams išduoti ir nuolat atnaujinti netrukus prieš jiems nustojant galioti. Kvantams atsparūs sertifikatai taip pat suteiks galimybę parašus siųsti ne pagrindiniu kanalu (angl. out-of-band), pavyzdžiui, per naršyklės atnaujinimą, jei sugedęs serveris ar kita techninė problema neleidžia gauti orientyro atnaujinimo. „Cloudflare“ teigė tikinti pradėti išduoti sertifikatus 2027 m. pirmąjį ketvirtį.
