Un conjunto de cifrados es un conjunto de algoritmos que ayudan a proteger una conexión de red. Los conjuntos suelen utilizar Transport Layer Security (TLS) o su predecesor obsoleto Secure Socket Layer (SSL). El conjunto de algoritmos que suelen contener los conjuntos de cifrados incluye: un algoritmo de intercambio de claves , un algoritmo de cifrado masivo y un algoritmo de código de autenticación de mensajes (MAC). [1]
El algoritmo de intercambio de claves se utiliza para intercambiar una clave entre dos dispositivos. Esta clave se utiliza para cifrar y descifrar los mensajes que se envían entre dos máquinas. El algoritmo de cifrado masivo se utiliza para cifrar los datos que se envían. El algoritmo MAC proporciona comprobaciones de integridad de los datos para garantizar que los datos enviados no cambien durante el tránsito. Además, los conjuntos de cifrado pueden incluir firmas y un algoritmo de autenticación para ayudar a autenticar el servidor o el cliente.
En general, existen cientos de conjuntos de cifrados diferentes que contienen distintas combinaciones de estos algoritmos. Algunos conjuntos de cifrados ofrecen mayor seguridad que otros, pero con la adopción de TLS 1.3, solo se han admitido y definido oficialmente cinco conjuntos de cifrados. [2]
La estructura y el uso del concepto de conjunto de cifrados se definen en el documento estándar TLS. [3] TLS 1.2 es la versión más utilizada de TLS. La versión más reciente de TLS (TLS 1.3) incluye requisitos adicionales para los conjuntos de cifrados. Los conjuntos de cifrados definidos para TLS 1.2 no se pueden utilizar en TLS 1.3 y viceversa, a menos que se indique lo contrario en su definición.
En el Registro de conjuntos de cifrado TLS se proporciona una lista de referencia de conjuntos de cifrado con nombre. [4]
El uso de cifrados ha sido parte del protocolo de tránsito Secure Socket Layer (SSL) desde su creación. SSL ha sido reemplazado por TLS para la mayoría de los usos. Sin embargo, el nombre Cipher Suite no se utilizó en el borrador original de SSL. En su lugar, la capacidad de un cliente y un servidor de elegir entre un pequeño conjunto de cifrados para asegurar su conexión se llamó Cipher-Choice. [5] [6] No fue hasta SSL v3 (la última versión de SSL) que se utilizó el nombre Cipher Suite . [7] Cada versión de TLS desde entonces ha utilizado Cipher Suite en su estandarización. El concepto y el propósito de un Cipher Suite no ha cambiado desde que se acuñó el término por primera vez. Se ha utilizado y todavía se utiliza como una estructura que describe los algoritmos que una máquina admite para que dos máquinas decidan qué algoritmos utilizar para asegurar su conexión. Lo que ha cambiado son las versiones de los algoritmos que son compatibles con los conjuntos de cifrados. Cada versión de TLS ha agregado soporte para versiones más fuertes de los algoritmos y ha eliminado el soporte para versiones de los algoritmos que se han identificado como inseguras.
TLS 1.3 marca un cambio en la forma en que se coordinan los conjuntos de cifrados entre máquinas. El conjunto de cifrados elegido para que lo utilicen dos máquinas que se comunican se determina mediante el proceso de enlace. En TLS 1.3 se realizaron modificaciones en el proceso de enlace para reducir la cantidad de mensajes que se deben enviar. Esto permite un menor procesamiento, menos tráfico de paquetes y más eficiencia en comparación con las versiones anteriores de TLS.
Cada conjunto de cifrados tiene un nombre único que se utiliza para identificarlo y describir su contenido algorítmico. Cada segmento del nombre de un conjunto de cifrados representa un algoritmo o protocolo diferente. Un ejemplo de nombre de conjunto de cifrados: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
El significado de este nombre es:
Para utilizar conjuntos de cifrados, el cliente y el servidor deben ponerse de acuerdo sobre el conjunto de cifrados específico que se va a utilizar para intercambiar mensajes. Tanto el cliente como el servidor deben admitir el conjunto de cifrados acordado. Si el cliente y el servidor no se ponen de acuerdo sobre un conjunto de cifrados, no se realizará ninguna conexión. [8] Este proceso de selección se produce durante el protocolo de enlace TLS. TLS 1.3 incluye un protocolo de enlace TLS que difiere de la versión anterior y la actual de TLS/SSL.
Después de coordinar qué conjunto de cifrados utilizar, el servidor y el cliente aún tienen la capacidad de cambiar los cifrados coordinados mediante el protocolo ChangeCipherSpec en el protocolo de enlace actual o en uno nuevo.
Para probar qué cifrados TLS admite un servidor, se puede utilizar un escáner SSL/TLS.[1]
Este cliente inicia el proceso enviando un mensaje clientHello al servidor que incluye la versión de TLS que se está utilizando y una lista de conjuntos de cifrados en el orden de preferencia del cliente. En respuesta, el servidor envía un mensaje serverHello que incluye el conjunto de cifrados elegido y el ID de sesión. A continuación, el servidor envía un certificado digital para verificar su identidad al cliente. El servidor también puede solicitar la certificación digital de un cliente si es necesario.
Si el cliente y el servidor no utilizan claves previamente compartidas , el cliente envía un mensaje cifrado al servidor que les permite calcular qué clave secreta se utilizará durante los intercambios.
Después de verificar con éxito la autenticación del servidor y, si es necesario, intercambiar la clave secreta, el cliente envía un mensaje finalizado para indicar que ha finalizado el proceso de enlace. Después de recibir este mensaje, el servidor envía un mensaje finalizado que confirma que el enlace se ha completado. Ahora, el cliente y el servidor están de acuerdo sobre qué conjunto de cifrado utilizar para comunicarse entre sí.
Si dos máquinas se comunican mediante TLS 1.3, coordinan qué conjunto de cifrado utilizar mediante el protocolo de enlace TLS 1.3. El enlace en TLS 1.3 se condensó a un solo viaje de ida y vuelta en comparación con los dos viajes de ida y vuelta requeridos en versiones anteriores de TLS/SSL.
Primero, el cliente envía un mensaje clientHello al servidor que contiene una lista de cifrados admitidos en orden de preferencia del cliente y hace una suposición sobre qué algoritmo de clave se está utilizando para poder enviar una clave secreta para compartir si es necesario.
Al adivinar qué algoritmo de clave se está utilizando, se elimina el viaje de ida y vuelta. Después de recibir el clientHello , el servidor envía un serverHello con su clave, un certificado, el conjunto de cifrado elegido y el mensaje finalizado .
Una vez que el cliente recibe el mensaje terminado del servidor , ahora se coordina con el servidor qué conjunto de cifrado utilizar. [9]
Para obtener más información sobre los algoritmos compatibles con TLS 1.0–1.2, consulte también: Seguridad de la capa de transporte § Aplicaciones y adopción
En TLS 1.3, se han eliminado muchos algoritmos heredados que se admitían en las primeras versiones de TLS en un esfuerzo por hacer que el protocolo sea más seguro. [11] Además, todos los algoritmos de cifrado y autenticación se combinan en el algoritmo de cifrado de datos asociados (AEAD). También se debe utilizar un algoritmo hash en la derivación de claves basada en HMAC ( HKDF ). [12] Todos los cifrados que no sean AEAD se han eliminado debido a posibles debilidades o vulnerabilidades y los cifrados deben utilizar un algoritmo de intercambio de claves efímero para que se generen nuevos pares de claves para cada intercambio. [13]
La seguridad de la capa de transporte de datagramas (DTLS) se basa en TLS, pero se utiliza específicamente para conexiones UDP en lugar de conexiones TCP . Dado que DTLS se basa en TLS, puede utilizar la mayoría de los conjuntos de cifrados descritos para TLS. Hay casos especiales que deben tenerse en cuenta al utilizar conjuntos de cifrados TLS con DTLS. DTLS no admite el cifrado de flujo RC4, lo que significa que no se puede utilizar ningún cifrado TLS que utilice RC4 con DTLS. [14]
Para determinar si un conjunto de cifrado TLS es compatible con DTLS, no será de ayuda mirar su nombre. Cada conjunto de cifrado TLS seguirá incluyendo el espacio de identificador TLS en su nombre, por ejemplo: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 . En cambio, todos los registros de parámetros TLS ahora incluyen el indicador DTLS-OK para indicar si un conjunto de cifrado es compatible con DTLS. [15]
Un conjunto de cifrado es tan seguro como los algoritmos que contiene. Si la versión del algoritmo de cifrado o autenticación de un conjunto de cifrado tiene vulnerabilidades conocidas, el conjunto de cifrado y la conexión TLS pueden ser vulnerables. Por lo tanto, un ataque común contra TLS y conjuntos de cifrado se conoce como ataque de degradación . Una degradación de TLS ocurre cuando un cliente moderno se conecta a servidores heredados que utilizan versiones anteriores de TLS o SSL.
Al iniciar un protocolo de enlace, el cliente moderno ofrecerá el protocolo más alto que admita. Si la conexión falla, volverá a intentarlo automáticamente con un protocolo inferior, como TLS 1.0 o SSL 3.0, hasta que el protocolo de enlace sea exitoso con el servidor. El propósito de la degradación es que las nuevas versiones de TLS sean compatibles con las versiones anteriores. Sin embargo, es posible que un adversario aproveche esta característica y haga que un cliente degrade automáticamente a una versión de TLS o SSL que admita conjuntos de cifrados con algoritmos que son conocidos por su seguridad débil y vulnerabilidades. [16] Esto ha dado lugar a ataques como POODLE .
Una forma de evitar esta falla de seguridad es deshabilitar la capacidad de un servidor o cliente de poder degradar a SSL 3.0. El inconveniente de esta solución es que algunos equipos antiguos no pueden ser accedidos por equipos más nuevos. Si se necesita compatibilidad con SSL 3.0 para equipos antiguos, existe un conjunto de cifrado TLS_FALLBACK_SCSV aprobado que verifica que las degradaciones no se activen con intenciones maliciosas. [17]
Los algoritmos de cifrado, intercambio de claves y autenticación suelen requerir una gran cantidad de potencia de procesamiento y memoria. Para brindar seguridad a dispositivos restringidos con potencia de procesamiento, memoria y duración de batería limitadas, como los que alimentan la Internet de las cosas , existen conjuntos de cifrados específicamente seleccionados. Dos ejemplos incluyen:
Cada uno de estos conjuntos de cifrados se ha implementado para funcionar en dispositivos con limitaciones de potencia de procesamiento y memoria. Ambos se implementan en el proyecto de código abierto TinyDTLS. La razón por la que pueden funcionar en estos dispositivos restringidos es porque se pueden implementar de forma ligera. Las implementaciones del conjunto de cifrado de clave precompartida utilizaron solo 1889 bytes de RAM y 38266 de flash ROM, lo que es muy consciente de los recursos en comparación con la mayoría de los algoritmos de cifrado y seguridad. [19] Este bajo uso de memoria se debe a que estos conjuntos de cifrado utilizan algoritmos eficientes comprobados que son seguros, pero tal vez no tanto como los algoritmos que requieren más recursos; exp: uso de cifrado de 128 bits frente a cifrado de 256 bits. Además, utilizan una clave precompartida o una clave pública sin procesar que requiere menos espacio de memoria y potencia de procesamiento en comparación con el uso de la infraestructura de clave pública tradicional (PKIX). [20]
En programación, se hace referencia a un conjunto de cifrados tanto en forma plural como no plural. Cada una de ellas tiene definiciones diferentes:
struct { ProtocolVersion client_version ; Random random ; SessionID session_id ; CipherSuite cipher_suites < 2 .. 2 ^ 16 - 2 >; CompressionMethod compression_methods < 1 .. 2 ^ 8 - 1 >; select ( extensions_present ) { case false : struct {}; case true : Extensión extensiones < 0 .. 2 ^ 16 - 1 >; }; } ClientHello ; struct { ProtocolVersion server_version ; Random random ; SessionID session_id ; CipherSuite cipher_suite ; CompressionMethod compression_method ; select ( extensions_present ) { case false : struct {}; case true : Extensión extensiones < 0 .. 2 ^ 16 - 1 >; }; } ServerHello ; {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )