TLS là gì? Chức năng và cách hoạt động của giao thức TLS

Nếu bạn đã từng sử dụng Internet để truy cập các trang web, gửi email hay thực hiện các giao dịch trực tuyến, có lẽ bạn đã nghe đến thuật ngữ TLS. Nhưng TLS là gì? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cơ chế hoạt động và lợi ích của TLS.

Giao thức TLS là gì?

TLS (Transport Layer Security) là một giao thức mật mã cung cấp bảo mật đầu cuối cho dữ liệu được gửi giữa các ứng dụng qua Internet. TLS được biết đến chủ yếu thông qua việc sử dụng trong duyệt web an toàn với chuẩn HTTPS và đặc biệt là biểu tượng ổ khóa xuất hiện trong trình duyệt web khi một phiên truy cập bảo mật được thiết lập. Tuy nhiên, nó cũng có thể và được khuyến khích sử dụng cho các ứng dụng khác như e-mail, truyền tệp, hội nghị truyền hình / âm thanh, nhắn tin tức thì và VoIP, cũng như các dịch vụ Internet như DNS và NTP.

TLS phát triển từ Lớp cổng bảo mật (SSL – Secure Sockets Layer) do Netscape Communications Corporation tạo ra vào năm 1994 để bảo mật các phiên duyệt web. TLS lần đầu tiên được định nghĩa trong RFC 2246 vào năm 1999 như một giao thức độc lập với ứng dụng. Cần lưu ý rằng TLS không bảo mật dữ liệu trên các hệ thống đầu cuối. Nó chỉ đảm bảo dữ liệu an toàn trên đường truyền qua Internet, tránh khả năng bị nghe trộm hoặc thay đổi nội dung. TLS thường được triển khai trên TCP để mã hóa các giao thức Lớp ứng dụng như HTTP, FTP, SMTP và IMAP, mặc dù nó cũng có thể được triển khai trên UDP, DCCP và SCTP (ví dụ: đối với ứng dụng dựa trên VPN và SIP).

Xem thêm: Tổng hợp danh sách TCP/UDP Port Numbers

Tại sao mã hóa TLS lại quan trọng?

Trong thời kỳ mà tội phạm mạng đang ngày càng gia tăng cùng với sự phát triển nhanh chóng của Internet, đảm bảo an toàn cho các dịch vụ và website là yêu cầu quan trọng mà trong đó TLS là một giao thức cần thiết. TLS sẽ giúp cả khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ qua Internet an tâm hơn với các hoạt động online, giảm thiểu các mối đe dọa tấn công mạng như nghe lén, giả mạo, đánh cắp dữ liệu,…

Nhìn chung chuyển dịch sang các giao thức bảo mật cao như TLS là xu hướng tất yếu của lĩnh vực công nghệ. Không đảm bảo được các yếu tố bảo mật thì những tiến bộ công nghệ mới nhất cũng chưa hẳn đem đến nhiều lợi ích hơn so với các vấn đề phát sinh.

TLS hoạt động như thế nào?

TLS hoạt động bằng cách sử dụng private key và cơ chế xác thực để bảo vệ dữ liệu truyền đi trên mạng. Để hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động của TLS, ta có thể phân tích quá trình bảo mật kết nối mạng theo các bước sau:

Khởi tạo kết nối: Trong quá trình khởi tạo kết nối, hai bên kết nối (ví dụ máy tính của người dùng và máy chủ web) sẽ trao đổi các thông tin cơ bản như phiên bản của TLS, các thuật toán mã hóa và các chứng chỉ bảo mật.

Xác thực chứng chỉ: Sau khi hai bên đã trao đổi các thông tin cơ bản, máy chủ sẽ gửi một chứng chỉ bảo mật đến máy tính của người dùng. Máy tính của người dùng sẽ kiểm tra chứng chỉ này bằng cách sử dụng các chứng chỉ của tổ chức xác thực đã được lưu trữ trong hệ thống của mình. Nếu chứng chỉ được xác thực, kết nối sẽ được tiếp tục. Nếu không, kết nối sẽ bị ngắt.

Mã hóa dữ liệu: Sau khi chứng chỉ đã được xác thực, hai bên sẽ sử dụng các private key để mã hóa dữ liệu trước khi gửi đi. Những khóa này được tạo ra từ quá trình trao đổi thông tin cơ bản ban đầu và sẽ khác nhau giữa hai bên. Khi dữ liệu được gửi đi, nó sẽ được mã hóa bằng các khóa này và chỉ người nhận dữ liệu mới có thể giải mã nó bằng các khóa bí mật của họ. Nhờ việc mã hóa dữ liệu, người dùng có thể yên tâm rằng dữ liệu của họ sẽ không bị truy cập bởi bất kỳ ai khác ngoài người nhận dữ liệu.

Gửi dữ liệu: Sau khi dữ liệu đã được mã hóa, nó có thể được gửi đi an toàn qua mạng. Nếu có bất kỳ ai khác cố gắng truy cập dữ liệu này, họ sẽ không thể đọc được nội dung của nó vì nó đã được mã hóa bằng các khóa bí mật khác.

Giải mã dữ liệu: Khi dữ liệu đến tại người nhận, nó sẽ được giải mã bằng các khóa bí mật của người nhận để trở thành dữ liệu đọc được.

TLS là một giao thức quan trọng để bảo vệ thông tin khi truyền qua mạng. Nó giúp đảm bảo tính riêng tư, toàn vẹn và xác thực của dữ liệu giữa các ứng dụng qua Internet. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như trình duyệt web, email và các dịch vụ mạng khác.

Phân loại các phiên bản của TLS

Các phiên bản TLS được phân loại theo thứ tự thời gian ra mắt và tính năng của chúng. Hiện nay, có 4 phiên bản TLS chính là:

TLS 1.0 là gì?

Phiên bản đầu tiên của TLS, ra mắt vào năm 1999. Nó được dựa trên SSL 3.0 và có một số cải tiến về bảo mật và tương thích. Tuy nhiên, TLS 1.0 vẫn có một số lỗ hổng bảo mật và đã bị khuyến cáo không sử dụng.

TLS 1.1 là gì?

Phiên bản thứ hai của TLS, ra mắt vào năm 2006. Nó khắc phục một số lỗ hổng bảo mật của TLS 1.0, như tấn công BEAST và CBC. Nó cũng hỗ trợ thêm các thuật toán mã hóa và xác thực mới.

TLS 1.2 là gì?

Phiên bản thứ ba của TLS, ra mắt vào năm 2008. Nó cung cấp nhiều cải tiến về bảo mật và hiệu suất so với TLS 1.1, như hỗ trợ AES-GCM, SHA-256, ECDHE và DHE-RSA. Nó cũng cho phép thương lượng các thuật toán mã hóa và xác thực tốt nhất giữa máy khách và máy chủ.

TLS 1.3 là gì?

Phiên bản mới nhất của TLS, ra mắt vào năm 2018. Nó là phiên bản TLS nhanh nhất và an toàn nhất hiện nay, với nhiều cải tiến về quá trình bắt tay, mã hóa đối xứng, xác thực chứng chỉ và khả năng chống lại các tấn công phân rã.

Các phiên bản mới của TLS thường có tính tương thích ngược với các phiên bản cũ hơn để đảm bảo sự liên tục của các kết nối mạng. Tuy nhiên, các phiên bản cũ hơn của TLS có thể có những lỗ hổng bảo mật hoặc không đáp ứng được các yêu cầu hiện tại về mã hóa và xác thực. Do đó, việc nâng cấp lên các phiên bản mới nhất của TLS là rất quan trọng để duy trì sự an toàn cho các kết nối mạng.

Ứng dụng giao thức TLS

Giao thức TLS được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng và dịch vụ trực tuyến để bảo vệ thông tin khi truyền qua mạng. Một số ví dụ về các ứng dụng sử dụng giao thức TLS là:

Trình duyệt web: Trình duyệt web sử dụng giao thức TLS để thiết lập các kết nối an toàn với các trang web qua chuẩn HTTPS. Khi bạn truy cập một trang web có sử dụng HTTPS, bạn sẽ thấy biểu tượng ổ khóa xuất hiện trên thanh địa chỉ của trình duyệt, cho biết rằng kết nối của bạn được mã hóa và xác thực.

Email: Email sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các thông điệp gửi và nhận qua Internet. Khi bạn gửi hoặc nhận email qua một máy chủ hỗ trợ TLS, email của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

Truyền tệp: Truyền tệp sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các tệp gửi và nhận qua Internet. Khi bạn gửi hoặc nhận tệp qua một máy chủ hỗ trợ TLS, tệp của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

Hội nghị truyền hình / âm thanh: Hội nghị truyền hình / âm thanh sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các dữ liệu âm thanh và video gửi và nhận qua Internet. Khi bạn tham gia một cuộc hội nghị truyền hình / âm thanh qua một máy chủ hỗ trợ TLS, dữ liệu âm thanh và video của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

Nhắn tin tức thì: Nhắn tin tức thì sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các tin nhắn gửi và nhận qua Internet. Khi bạn gửi hoặc nhận tin nhắn qua một máy chủ hỗ trợ TLS, tin nhắn của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

VoIP: VoIP (Voice over Internet Protocol) sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các cuộc gọi thoại qua Internet. Khi bạn gọi hoặc nhận cuộc gọi qua một máy chủ hỗ trợ TLS, dữ liệu thoại của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

DNS: DNS (Domain Name System) sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các truy vấn và phản hồi tên miền qua Internet. Khi bạn truy vấn một tên miền qua một máy chủ DNS hỗ trợ TLS, truy vấn và phản hồi của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

NTP: NTP (Network Time Protocol) sử dụng giao thức TLS để mã hóa và xác thực các yêu cầu và phản hồi thời gian qua Internet. Khi bạn yêu cầu hoặc phản hồi thời gian qua một máy chủ NTP hỗ trợ TLS, yêu cầu và phản hồi của bạn sẽ được mã hóa và xác thực trước khi gửi đi hoặc sau khi nhận về.

Câu hỏi thường gặp

Tổng quan

TLS là một giao thức bảo mật quan trọng cho các kết nối mạng. Nó giúp bảo vệ thông tin khi truyền qua Internet bằng cách mã hóa và xác thực dữ liệu giữa các ứng dụng.

Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng và dịch vụ trực tuyến để đảm bảo tính riêng tư, toàn vẹn và xác thực của dữ liệu. Nó đã có nhiều phiên bản khác nhau trong quá trình phát triển của nó, từ phiên bản 1.0 đến phiên bản mới nhất là 1.3. Việc nâng cấp lên các phiên bản mới nhất của TLS là rất quan trọng để duy trì sự an toàn cho các kết nối mạng.