Povzetek. TrustBridge vsako povezavo med dvema partnerjema dodatno zaščiti s postkvantno skrivnostjo,
ki nastane neodvisno od TLS. Na vsakem povezanem strežniku se agent ključev z agentom nasprotne strani
redno dogovori za svežo skrivnost prek ML-KEM; oba agenta se pri tem izkažeta s certifikati ML-DSA.
Lokalni posrednik ključev skrivnost preda adapterju TLS, ki jo kot zunanji vnaprej deljeni ključ (PSK)
po RFC 9973 vnese v rokovanje TLS 1.3, poleg hibridnega dogovora o ključu in vzajemne avtentikacije s
certifikati. Kdor povezavo posname, mora zato pozneje zlomiti dva med seboj neodvisna dogovora o ključu.
Avtentikacija ostane pri certifikatih; dodatna skrivnost je ne nadomešča.
Pojmi
Zunanji PSK – skrivnost, dogovorjena zunaj TLS, ki jo obe strani vneseta v razpored ključev
TLS 1.3 (RFC 8446, razdelek 2.2).
psk_dhe_ke – način TLS 1.3, v katerem se PSK uporabi poleg dogovora o ključu (EC)DHE;
naprejšnja tajnost (forward secrecy) dogovora o ključu se ohrani.
Hibridna skupina – dogovor o ključu v TLS 1.3 iz klasičnega postopka in ML-KEM, na primer
SecP256r1MLKEM768 (RFC 10024).
tls_cert_with_extern_psk – razširitev TLS (kodna točka 33) iz RFC 9973, s katero rokovanje
združi avtentikacijo s certifikatom in zunanji PSK v razporedu ključev.
Agent ključev – storitev na povezanem strežniku, ki z agentom nasprotne strani izvaja postkvantno
izmenjavo ključev.
Posrednik ključev – lokalna komponenta, ki dogovorjeno skrivnost preda adapterju TLS na istem
strežniku.
Adapter TLS – lokalna storitev, ki za obstoječo aplikacijo vzpostavi ali sprejme povezavo TLS z
nasprotno stranjo.
Vezava na nasprotno stran – vezava izmenjave ključev na preverjeno identiteto nasprotne strani.
Menjava povezave – načrtovana zamenjava obstoječe povezave TLS z novo s svežo skrivnostjo, ne da
bi aplikacija opazila prekinitev.
Zakaj dodatna skrivnost
Za zaupnost pred poznejšim dešifriranjem ima TLS 1.3 standardizirano pot: hibridne skupine iz ECDHE in
ML-KEM (RFC 10024). BSI med njimi navaja SecP256r1MLKEM768 in SecP384r1MLKEM1024 (TR-02102-2).
TrustBridge te skupine uporablja v vsaki povezavi. Dodatna skrivnost jih dopolni v treh točkah:
Lastnost
Samo hibridna skupina
Z dodatno skrivnostjo
Neodvisnost postopkov
klasični postopek in ML-KEM v istem sporočilu, isti knjižnici, istem rokovanju
drugi dogovor o ključu v lastnem protokolu, lastni komponenti in ob lastnem času
Vezava na partnersko razmerje
rokovanje lahko začne vsaka nasprotna stran z veljavnim certifikatom
rokovanje lahko dokonča samo agent, s katerim je bila v tem razmerju dogovorjena skrivnost
Obnova neodvisno od vzpostavitve povezave
nova skrivnost samo z vsakim novim rokovanjem
agenta skrivnost obnavljata v stalnem ritmu; nove povezave vedno dobijo svež material
Dodatna skrivnost je plast globinske obrambe. TLS ne naredi odvečnega, ne nadomešča certifikatov in ni
nov protokol TLS: uporablja vmesnik, ki ga TLS 1.3 z RFC 9973 izrecno predvideva.
Zgradba
graph TD
subgraph HA [Strežnik pri organizaciji A]
AA[Aplikacija]
TA[Adapter TLS A]
KBA[Posrednik ključev A<br/>lokalno]
AGA[Agent ključev A]
end
subgraph HB [Strežnik pri organizaciji B]
AB[Aplikacija]
TB[Adapter TLS B]
KBB[Posrednik ključev B<br/>lokalno]
AGB[Agent ključev B]
end
subgraph PKI [Certifikatni agenciji obeh organizacij]
CA[Delavec CA A in B<br/>vsak z lastno zaupanja vredno osnovo]
end
AGA ==>|ML-KEM, obe strani overjeni z ML-DSA| AGB
AGA ==>|skrivnost| KBA
AGB ==>|skrivnost| KBB
KBA ==>|zunanji PSK| TA
KBB ==>|zunanji PSK| TB
AA --> TA
TA -->|TLS 1.3: certifikati, zunanji PSK, hibridna skupina| TB
TB --> AB
CA -.->|certifikati agentov in storitev| AGA
CA -.->|certifikati agentov in storitev| AGB
classDef tcb fill:#fde7e9,stroke:#a4262c,color:#201f1e
classDef onl fill:#f3f2f1,stroke:#605e5c,color:#201f1e
classDef par fill:#deecf9,stroke:#0078d4,color:#201f1e
classDef pq fill:#dff6dd,stroke:#107c10,color:#201f1e
class CA tcb
class TA,TB onl
class AA,AB par
class AGA,AGB,KBA,KBB pq
style HA fill:#ffffff,stroke:#8a8886,color:#201f1e
style HB fill:#ffffff,stroke:#8a8886,color:#201f1e
style PKI fill:#ffffff,stroke:#8a8886,color:#201f1e
Komponenta
Naloga
Izrecno ne sme
Agent ključev
postkvantna izmenjava ključev z agentom nasprotne strani; preverjanje njene identitete prek certifikata agenta in politike razmerja; obnova v stalnem ritmu
posredovati skrivnosti drugemu strežniku
Posrednik ključev
predaja skrivnosti adapterju TLS prek lokalnega vmesnika z zaščito dostopa operacijskega sistema
upravljati skrivnosti osrednje ali jih izdajati tujim procesom
Adapter TLS
vzpostavitev in sprejem povezave TLS s certifikatom, zunanjim PSK in hibridno skupino; posredovanje preverjene identitete aplikaciji; menjava povezav
vzpostaviti povezavo brez PSK, če ga razmerje zahteva
Certifikatna agencija
certifikati za agente in storitve
poznati dogovorjene skrivnosti; izdajati sejne ključe
Posrednik ključev je izrecno lokalen. Osrednja storitev, ki bi sejne ključe razdeljevala končnim
točkam, bi postala tarča z dostopom do vseh povezav. TrustBridge take storitve nima; tudi operativni
partner v modelu Managed ne pozna nobene skrivnosti agentov.
Izmenjava ključev med agentoma
Značilnost
Izvedba
Dogovor o ključu
ML-KEM z začasnimi ključi, za vsako obnovo ustvarjenimi na novo (nabor parametrov po kriptografskem profilu razmerja, ML-KEM-768 ali ML-KEM-1024)
Avtentikacija
vzajemna, s certifikati agentov ML-DSA lastne certifikatne agencije vsake strani; nasprotna stran jih sprejme samo prek sidra zaupanja razmerja
Vezava na nasprotno stran
skrivnost velja samo za par teh dveh identitet agentov in za to razmerje
Rezultat
skrivnost z najmanj 256 biti, identifikator PSK, konec veljavnosti
Obnova
v stalnem ritmu razmerja, neodvisno od prometa; stara skrivnost se po poteku izbriše
Strani
natanko dve; PSK se nikoli ne deli med več kot dve strani (RFC 9257)
Vezava na TLS 1.3 po RFC 9973
RFC 9973 (julij 2026, standardna pot) ureja natanko povezavo, ki jo TrustBridge potrebuje: avtentikacijo
s certifikatom v TLS 1.3, pri kateri v razpored ključev vstopi še zunanji PSK. Brez te razširitve se PSK
in certifikat v TLS 1.3 izključujeta.
sequenceDiagram
participant AA as Agent A
participant AB as Agent B
participant TA as Adapter TLS A
participant TB as Adapter TLS B
AA->>AB: izmenjava ML-KEM, obe strani overjeni z ML-DSA
AB-->>AA: skupna skrivnost, identifikator PSK, veljavnost
AA->>TA: PSK prek lokalnega posrednika ključev
AB->>TB: PSK prek lokalnega posrednika ključev
TA->>TB: ClientHello s tls_cert_with_extern_psk, pre_shared_key, psk_dhe_ke, key_share hibridno
TB-->>TA: ServerHello s tls_cert_with_extern_psk, pre_shared_key, key_share
TB-->>TA: CertificateRequest, Certificate, CertificateVerify, Finished
TA->>TB: Certificate, CertificateVerify, Finished
Note over TA,TB: Vsi prometni ključi so odvisni od PSK in od hibridne skrivnosti
Pravilo iz RFC 9973
Izvedba v TrustBridge
Odjemalec pošlje tls_cert_with_extern_psk v ClientHello; strežnik jo potrdi v ServerHello samo, če sprejme ponujeni zunanji PSK
Adapter TLS preveri potrditev; če manjka, povezavo prekine
Odjemalec mora ponuditi psk_dhe_ke; strežnik mora izbrati psk_dhe_ke
Hibridni dogovor o ključu vedno teče; PSK ga ne nadomesti
Vsi ponujeni PSK morajo biti zunanji; razširitev velja samo za prve vzpostavitve
Nadaljevanje seje je za povezave TrustBridge izklopljeno
Razširitve ni dovoljeno pošiljati z early_data
brez 0-RTT
Z razširitvijo je CertificateRequest dovoljen
vzajemna avtentikacija s certifikati (mTLS) v vsaki povezavi
Če se PSK ne ujema, se ključi razlikujejo in rokovanje ne uspe
Napadalec brez skrivnosti agentov ne dokonča rokovanja
Poleg tega veljata RFC 9257 (napotki za uporabo zunanjih PSK) in RFC 9258 (vezava uvoženih zunanjih PSK
na protokol in zgoščevalno funkcijo).
Obnova z menjavo povezave
TLS 1.3 novo zunanjo skrivnost sprejme samo ob vzpostavitvi povezave. KeyUpdate v obstoječi povezavi
nove prometne ključe izpelje samo iz dosedanje prometne skrivnosti in ne prinese svežega materiala.
TrustBridge zato zaščito obnavlja z zamenjavo same povezave:
sequenceDiagram
participant AP as Aplikacija
participant TA as Adapter TLS A
participant TB as Adapter TLS B
Note over TA,TB: povezava 1 s skrivnostjo n
TA->>TB: vzpostavi povezavo 2 s skrivnostjo n+1
TB-->>TA: rokovanje končano
AP->>TA: nove zahteve
TA->>TB: prek povezave 2
Note over TA,TB: povezava 1 ne sprejema več ničesar in se zapre po zadnjem odgovoru
Pravilo
Učinek
Najdaljša življenjska doba povezave za vsako razmerje
Noben promet ne teče pod eno skrivnostjo dlje, kot razmerje dovoljuje
Nova povezava, preden se stara konča
Aplikacija ne opazi prekinitve
Nadaljevanje seje izklopljeno
Vsaka povezava dobi svežo skrivnost agentov namesto izpeljane
KeyUpdate dodatno znotraj povezave
omejuje količino podatkov za vsak prometni ključ
Vedenje ob napakah
Položaj
Vedenje
Agent nasprotne strani ni dosegljiv
Obstoječe povezave tečejo do konca svoje življenjske dobe; nove povezave nastajajo, dokler je na voljo veljavna skrivnost; nato novih povezav ni več
Certifikat agenta nasprotne strani preklican ali razmerje preklicano
nove skrivnosti ni; obstoječe skrivnosti se izbrišejo, obstoječe povezave končajo
Strežnik razširitve ne potrdi
prekinitev, vpis v dnevnik; brez tihega umika na TLS brez PSK
Umik na TLS brez PSK
samo, če ga politika razmerja izrecno dovoli, in vsaka taka vzpostavitev se zabeleži
Učinek zaščite in meje
Lastnost
Trditev
Zaupnost pred poznejšim dešifriranjem
Napadalec mora poznati skrivnost agentov in rezultat hibridnega dogovora o ključu
Avtentikacija
izhaja iz certifikatov povezave; s hibridnimi certifikati je tudi kvantno odporna. RFC 9973 PSK-ja izrecno ne šteje za avtentikacijo
Naprejšnja tajnost
iz začasnega dogovora o ključu v TLS in začasnih ključev ML-KEM agentov
Mesto zaščite
med obema adapterjema TLS; lokalni odsek med adapterjem in aplikacijo ščiti strežnik
Varnostne zahteve
Zahteva
Utemeljitev
Vzajemna avtentikacija agentov s certifikati certifikatnih agencij (vezava na nasprotno stran)
neoverjena izmenjava omogoči posrednika v sredini
Skrivnost nikoli ne zapusti strežnika; lokalni vmesnik z zaščito dostopa operacijskega sistema
skrivnost je vredna toliko kot povezava
PSK največ med dvema stranema
RFC 9257
Brez zgodnjih podatkov (0-RTT) z zunanjim PSK
napadi s ponavljanjem
Brez tihega umika
sicer je zaščita neopazno brez učinka
Certifikatna agencija ne izve nobene skrivnosti
sicer bi bila tarča za vse povezave
TLS se konča v adapterju TLS; izravnalniki obremenitve pred njim TCP posredujejo nespremenjeno
PSK se mora končati tam, kjer se konča TLS
Česa ta stran ne določa
Novega protokola TLS ali nadomestka za TLS 1.3. TrustBridge uporablja razširitev, predvideno v
RFC 9973.
Kvantno odporne avtentikacije s PSK. Avtentikacijo zagotavljajo certifikati; njihove postkvantne
lastnosti opisuje stran Kriptografija in postkvantni prehod.
Zaščite odseka med adapterjem TLS in aplikacijo na istem strežniku.
Pooblastil. Povezava z veljavno skrivnostjo še ne dovoli nobene operacije; to ureja ciljna
aplikacija, gl. Model zaupanja.
Viri
RFC 8446 – TLS 1.3; razdelek 2.2 o PSK, razdelek 4.6.3 o
KeyUpdate, razdelek 7.1 o razporedu ključev.
RFC 9973 – razširitev TLS 1.3 za certifikate z zunanjim PSK
(julij 2026, standardna pot, nadomešča RFC 8773); izrecno loči zaupnost od avtentikacije.
RFC 10024 – hibridni dogovor o ključu iz ECDHE in ML-KEM za
TLS 1.3.