Аннотация:
Библиотека программного обеспечения для шифрования с открытым исходным кодом OpenSSL официально выпустила версию 4.1 23 октября 2026 года. В этом обновлении представлен ряд новых функций и оптимизаций производительности, включая поддержку протокола DTLS 1.3, реализацию механизма GREASE, ускоренные постквантовые криптографические алгоритмы и оптимизацию некоторых операций шифрования для процессоров x86-64, поддерживающих набор инструкций AVX-512. Кроме того, в новой версии также удалена поддержка сборки для платформ Windows CE и Windows Itanium, чтобы еще больше очистить устаревший код.
OpenSSL — одна из наиболее важных библиотек программного обеспечения для шифрования в инфраструктуре Интернета, которая широко используется на веб-сайтах HTTPS, серверах, VPN, в приложениях и других системах, требующих безопасной связи. Он отвечает за обработку таких задач, как TLS-соединения, цифровые сертификаты, обмен ключами, шифрование и проверка целостности данных, поэтому его обновления не только актуальны для разработчиков, но и влияют на большое количество программного обеспечения и сетевых служб, которые на него полагаются.
Одной из наиболее важных новых функций этого обновления является официальная поддержка DTLS 1.3. DTLS, протокол безопасности транспортного уровня дейтаграмм, можно понимать как протокол безопасности, ориентированный на передачу дейтаграмм. Цели его разработки аналогичны TLS, но он может адаптироваться к средам передачи данных, таким как UDP, где могут произойти потеря пакетов, нарушение их порядка или задержка прибытия.
Традиционный TLS в основном используется для TCP-соединений, в то время как многие коммуникации в реальном времени, онлайн-игры, голосовые и видеоприложения, а также некоторые устройства IoT требуют использования UDP для уменьшения задержек передачи. В этих сценариях DTLS может обеспечить шифрование, аутентификацию и защиту целостности данных. DTLS 1.3 дополнительно улучшает структуру протокола, сокращает процесс установления связи и вводит улучшения безопасности, соответствующие современной технологии TLS.
В новой версии также добавлена поддержка DTLS в API прослушивателя SSL, что упрощает разработчикам использование OpenSSL для создания служб безопасности на основе протокола дейтаграмм. Ожидается, что для приложений, которым требуется связь с малой задержкой, это уменьшит рабочую нагрузку по реализации соответствующих механизмов безопасности.
Однако DTLS 1.3 не означает, что все приложения, использующие OpenSSL, автоматически получат повышение производительности. Приложению по-прежнему необходимо активно использовать соответствующий интерфейс, а также его настраивать и тестировать в соответствии с реальной сетевой средой. Преимущества новых протоколов также зависят от моделей связи, скорости потери сетевых пакетов и реализации как на стороне клиента, так и на стороне сервера.
В OpenSSL 4.1 также добавлена поддержка механизма GREASE. GREASE — это аббревиатура от «Generate Random Extensions And Sustain Extensibility», которая изначально была стандартизирована Инженерной группой Интернета для улучшения совместимости расширений протокола TLS.
Основной подход GREASE заключается в отправке некоторых рандомизированных значений протокола, которые специально зарезервированы и не имеют реальной функции во время процесса установления связи TLS. Это позволяет проверить, способны ли взаимодействующие стороны правильно обрабатывать неизвестные поля и параметры расширения, а не ошибочно предполагать, что все будущие значения протокола определены заранее. Заблаговременно выявляя такие проблемы совместимости, разработчики могут снизить риск сбоев соединения при добавлении новых функций протокола в будущем.
Что касается производительности шифрования, OpenSSL 4.1 продолжает совершенствовать реализацию постквантовых криптографических алгоритмов. С развитием технологии квантовых вычислений традиционные системы криптографии с открытым ключом столкнутся с потенциальными проблемами безопасности в будущем, а алгоритмы постквантовой криптографии постепенно вступают в стадию стандартизации и фактического внедрения. На этот раз OpenSSL фокусируется на оптимизации операций, связанных с ML-DSA и ML-KEM.
ML-DSA — это алгоритм постквантовой цифровой подписи, который можно использовать для проверки личности и предотвращения подделки данных; ML-KEM — это механизм постквантовой инкапсуляции ключей, используемый для согласования или установления общих ключей, необходимых для безопасной связи. Оба основаны на системе постквантовой криптографии, продвигаемой Национальным институтом стандартов и технологий.
Новая версия оптимизирует операцию преобразования теории чисел (NTT) ML-DSA и ML-KEM для процессорных архитектур, таких как PPC64LE, а также улучшает реализацию ML-DSA на платформе x86-64. Преобразование теории чисел является важным звеном вычислений в этом типе решетчатого криптографического алгоритма, и оптимизация эффективности его выполнения может снизить вычислительные затраты на некоторые операции шифрования.
Для процессоров x86-64, поддерживающих набор инструкций AVX-512, в новой версии также добавлена оптимизация SHAKE x4 для ML-DSA. SHAKE — это масштабируемая функция вывода, которая может генерировать выходные данные различной длины по мере необходимости и играет важную роль в современных криптографических алгоритмах. Используя преимущества векторизованной вычислительной мощности, обеспечиваемой AVX-512, OpenSSL может обрабатывать больше данных параллельно, тем самым повышая производительность связанных операций.
Шифрование AES также было оптимизировано. OpenSSL 4.1 улучшает реализацию дешифрования AES-CBC для платформы x86-64 и объединяет возможности набора команд, такие как AVX-512 и VAES, для повышения эффективности обработки. Фактическое ускорение будет зависеть от модели ЦП, параметров компиляции и конкретных рабочих нагрузок, и не все процессоры будут иметь одинаковые преимущества.
Помимо основных платформ x86-64 и PPC64LE, в новой версии также впервые добавлена предварительная поддержка российской процессорной архитектуры Эльбрус 2000 (Е2К). Это означает, что OpenSSL продолжает расширять аппаратные платформы, на которых он может работать. Однако предварительная поддержка архитектуры не означает, что все алгоритмы, пути оптимизации и периферийные инструменты имеют полную поддержку производственной среды.
Это обновление также включает функцию деривации ключей IKEv2 (KDF). IKEv2 широко используется в протоколах обмена ключами Интернета и обычно используется в сценариях сетевой безопасности, таких как IPsec VPN. Новая поддержка может расширить криптографические функции OpenSSL и предоставить более прямой путь реализации для разработчиков, которым необходимо использовать этот механизм получения ключей.
Что касается совместимости, OpenSSL 4.1 официально удаляет цели сборки для процессорных платформ Windows CE и Windows Itanium. Windows CE — это ранняя операционная система для встраиваемых устройств, а Itanium — это процессорная архитектура IA-64, которую когда-то разработала Intel. Поскольку эти платформы постепенно выходят из массового использования, ценность продолжения поддержки соответствующих целей сборки снижается, а их удаление может снизить нагрузку на обслуживание проекта.
Что касается параметров конфигурации, OpenSSL удалил параметры no-ecdsa и no-ecdh. Команда разработчиков отметила, что эти два варианта ранее фактически не отключали соответствующую реализацию, поэтому было легко вызвать недопонимание. Разработчики, которым необходимо отключить функцию шифрования эллиптических кривых, теперь должны использовать параметр конфигурации no-ec.
Еще одно заметное изменение касается инструмента tsget. Ранее этот инструмент использовал модуль Perl WWW::Curl::Easy, выпуск которого прекращен. Вместо этого теперь используется Net::Curl::Easy. Пользователям, использующим tsget, перед обновлением необходимо подтвердить, что новые зависимости установлены, иначе связанные функции могут работать некорректно.
Хотя OpenSSL 4.1 содержит ряд новых функций, в примечаниях к выпуску также перечислены известные проблемы, связанные с DTLS. Например, после получения сообщения KeyUpdate DTLS 1.3 некоторые записи после установления связи, которые еще не подтверждены, могут не быть повторно отправлены должным образом; проблемы также могут возникнуть с подтверждением связи при определенных условиях потери пакетов. Команда разработчиков планирует исправить эти дефекты в последующих выпусках.
Поэтому предприятиям и разработчикам, использующим критически важные сетевые службы, следует внимательно прочитать официальные примечания к выпуску и проверить функции, связанные с DTLS, в тестовой среде перед обновлением. Если приложение не использует новые возможности, время обновления должно определяться исходя из собственных зависимостей, стратегии сопровождения выпуска операционной системы и требований безопасности. Не обязательно сразу заменять библиотеку шифрования в производственной среде только из-за изменения номера версии.
В целом, OpenSSL 4.1 представляет собой функциональную версию с поддержкой новых протоколов, оптимизацией производительности постквантовой криптографии и корректировками обслуживания платформы. DTLS 1.3 и GREASE помогут разработчикам создавать более современные защищенные системы связи, а AVX-512 и другие архитектурные оптимизации еще больше повысят эффективность некоторых криптографических операций. Поскольку постквантовая криптография постепенно вступает в стадию фактического развертывания, постоянное обновление базовых библиотек программного обеспечения, таких как OpenSSL, станет важной частью эволюции системы интернет-безопасности.
Подробнее:
https://github.com/openssl/openssl/releases/tag/openssl-4.1.0
Комментарии