サーバー証明書

情報処理安全確保支援士に対する勉強のメモ。

概要含まれる情報申請/発行申請発行シーケンス ClientHello key_shareとは SNI ServerHello EncryptedExtensions Certificate SAN CertificateVerify Finished

概要

Webサーバー等の正当性を証明するために利用されるデジタル証明書のこと。

含まれる情報

主に下記の情報が含まれる。

サーバーの公開鍵
対象となるホスト名(SAN: Subject Alternative Name)
証明書の有効期間
発行した認証局(CA)
CAによる電子署名

申請/発行

申請

CSR(Certificate Signing Request)を作成し、CA(RA)に申請する。CSRには公開鍵やホスト名、組織情報などの情報を含める。

発行

申請後、CA(RA)では申請者が対象ホストを管理していることを確認する。その後、CA(IA)によってサーバーの公開鍵とホスト名などを含む証明書へ電子署名が行われ、申請者がサーバー証明書を受け取ることができる。

シーケンス

TLS接続を確立するまでの一連の通信は、TLSハンドシェイクと呼ばれる。

sequenceDiagram
    autonumber
    participant C as Client
    participant S as Server

		C->>S: TCP 3way Handshake
		S->>C: 
    C->>S: ClientHello
    S-->>C: ServerHello
    Note over C,S: Helloリクエストの交換
    S-->>C: EncryptedExtensions
    S-->>C: Certificate
    S-->>C: CertificateVerify
    S-->>C: Finished
    Note over C,S: サーバーからクライアントへのメッセージ送信
    C-->>S: Finished
    Note over C,S: クライアントでの検証完了<br>共通鍵の導出
    C->>S: 暗号化されたHTTPリクエスト
    S-->>C: 暗号化されたHTTPレスポンス

ClientHello

主に下記情報を送信し、ハンドシェイクを開始する。

利用可能なTLSバージョン
利用可能な暗号スイート
key_share
SNI

key_shareとは

鍵共有に使う一時公開鍵を安全に運ぶためのもの。

鍵共有とは、ネットワークでの送信をせずに、クライアントとサーバーで秘密の共有の値を持つこと。一時公開鍵とは、鍵共有に必要な公開しても問題ない値のこと。

TLS1.2までは鍵交換パラメータのやり取りにServerHello後のメッセージが必要なため、メッセージが2往復しないと暗号化できなかった(下図参照)。TLS1.3では、ClientHelloの時点で使われそうなグループの公開鍵を先に送ることで、1往復で鍵合意まで完了できるようになっている。

SNI

Server Name Indicationの略で、接続先のホスト名をサーバーへ伝えるためのもの。

HTTPSではHTTP通信より先にTLSハンドシェイクを行なうため、TLSハンドシェイク時にはHostヘッダーによる接続先特定ができない。そのため、ClientHelloでSNIを指定して、接続先ホスト、使用する証明書を特定する。また、SNIによって、一つのIPアドレスで複数の証明書を使い分けることもできるようになる。

203.0.113.10
├─ www.example.com  → 証明書A
├─ shop.example.com → 証明書B
└─ api.example.net  → 証明書C

ServerHello

ClientHelloへの返答として、TLSバージョンや暗号スイートを選択し、クライアントへ返す。

EncryptedExtensions

自身のkey_shareを返す。key_shareを返すことで、クライアント/サーバーの両者がハンドシェイクを保護する共通鍵を導出できるようになる。

Certificate

サーバー証明書だけでなく、中間CA証明書も含めた証明書チェーンを送る。通常、ルートCA証明書そのものはサーバーから送らず、クライアントの信頼ストアにあるものを使用する。

証明書チェーンを受け取ったクライアントは、主に下記を検証する。

SANと接続先ホスト名が一致するか
有効期間内か
証明書チェーンが信頼済みルートCAまでつながるか
各証明書の電子署名が正しいか
サーバー認証に使用できる証明書か
証明書が失効していないか(CRLやOCSPによる確認)