Lohkoketjut SSL/TLS-salauksessa

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli hyödyntää lohkoketjuja selainten SSL/TLS-salauksessa (TLS-salaus). Työn tavoitteena oli parantaa TLS-salausta poistamalla TLS-salauksesta sen heikoin lenkki, Certificate Authorityt (CA).

Certificate Authorityt allekirjoittavat verkkosivujen sertifikaatteja, ja tämän järjestelmän toimiminen vaatii, että käyttäjän pitää luottaa, että CA:t hoitavat hommansa kunnolla. Käytännössä se tarkoittaa sitä, että CA:t allekirjoittavat sertifikaatteja vain verifioiduille verkkotunnusten omistajille ja lisäksi heillä pitää olla tietoturva kunnossa, etteivät hakkerit pääse salausavaimiin käsiksi.

Lohkoketjut ovat jaettuja tietokantoja, ja näiden avulla voisi olla mahdollista saada TLS-salaus toimimaan ilman Certificate Authorityja ja sitä kautta saada TLS-salauksesta turvallisempaa, jossa loppukäyttäjät saisivat itse hallita kaikkea siihen liittyvää. Tämän työn tarkoituksena onkin tutkia tällaisen teknisen toteutuksen mahdollisuutta ja toteuttaa MVP-versio (minimum viable product) tästä, jossa käyttäjä voi tallentaa lohkoketjuun verkkotunnuksensa ja sen sertifikaatin julkinen salausavain verifioiduille verkkotunnuksille. Näin selaimet voivat tarkistaa lohkoketjusta, onko verkkosivun antama sertifikaatti luotettava vai ei, eikä välikäsiä tarvita.

Sovelluksen kehityksessä käytettiin Ethereum-lohkoketjua, joka mahdollistaa Turing-täydellisten (Turing-complete) sovellusten rakentamisen lohkoketjuun ilman, että tarvitsee itse rakentaa lohkoketjua. Kielenä lohkoketjusovelluksessa käytettiin Ethereumin kehittämää Solidityä. Käyttöliittymässä käytettiin ReactJS-kirjastoa yhdessä web3-kirjaston kanssa, joka mahdollistaa helpon kommunikoinnin Ethereum-lohkoketjun kanssa.

The purpose of this thesis is to leverage blockchains for SSL/TLS (TLS). The goal is to make TLS safer by making the weakest link of TLS – Certifcate Authorities (CA) – obsolete.

Certificate Authorities sign the certificates for web domains and in order for this system to work, end user must trust that CAs do their due diligence properly. In practice this means that CAs must only sign certificates for verified domain owners and their cyber security must be handled properly to prevent their private keys from leaking to hackers.

Blockchains are distributed databases and with them it could be possible to make CAs obsolete, enhance TLS's security and give end users the power to handle all their TLS private keys. In this thesis we inspect the possibility for a technical implementation like this. We will also create an MVP (minimum viable product) blockchain application, which will allow end users to save the domain and the domain certificate's public key to a blockchain from which browsers could then query if domain's provided certificate is to be trusted or not and therefore remove the need for third parties.

In the development of the application, Ethereum blockchain was used. It allows developers to create Turing-complete applications to their blockchain without the need to create own implementation of blockchains. Language for Ethereum-development was Ethereum's own programming language, Solidity. In front-end ReactJS library was used to create user interface in compliance with web3 library which allows easy communication with Ethereum blockchain.