TLS / SSL（暗号化通信）

なぜ暗号化が要る？

普通の HTTP は、内容を そのまま（平文で） 流します。通信経路には、途中のWi-Fiルータ・プロバイダ・経由するネットワーク機器など、たくさんの“他人”がいます。暗号化がないと、TLS は次の3つを同時に守れません。

• 盗聴（機密性）：パスワードやクレジットカード番号を経路の途中で読まれる
• 改ざん（完全性）：受け取る前にこっそり中身を書き換えられる（広告挿入・マルウェア混入など）
• なりすまし（真正性）：偽サイトを本物だと思い込まされる（フィッシング）

仕組み：ハイブリッド暗号

TLS は2種類の暗号を 役割分担 させて使います。これが「ハイブリッド方式」です。

• 公開鍵暗号（非対称）：鍵が「公開鍵」と「秘密鍵」のペア。安全だが 遅い。→ 最初の鍵交換だけに使う
• 共通鍵暗号（対称）：暗号化と復号で同じ鍵を使う。速い が、その鍵を相手にどう安全に渡すかが課題。→ 実データの暗号化に使う

つまり「遅いけど安全な公開鍵で、速い共通鍵を安全に共有し、あとは共通鍵で大量データを暗号化する」という良いとこ取りです。

ハンドシェイク（接続のはじめ）

実データを送る前に、暗号化のための取り決めを行うのが ハンドシェイク です。TLS 1.3 の典型的な流れはこうです。

1. ClientHello：クライアントが「対応する暗号方式（暗号スイート）と TLS バージョン」を提示し、鍵交換用の値も一緒に送る
2. ServerHello：サーバが暗号方式を1つ選び、自分の鍵交換用の値と 証明書 を返す
3. 鍵の合成：両者がそれぞれの値を使い、同じ共通鍵を各自で計算 する（鍵そのものは経路に流れない）
4. 検証完了：クライアントは証明書を検証し、以降は共通鍵で暗号化した通信に切り替わる

証明書とCA・信頼チェーン

「サーバが返す公開鍵は、本当に example.com のものか？」を保証するのが サーバ証明書 です。証明書には ドメイン名・公開鍵・有効期限 などが書かれ、それを CA（認証局 / Certificate Authority） が秘密鍵で 電子署名 しています。

検証はこう連鎖します（信頼チェーン）。

• サーバ証明書は 中間CA の署名で保証される
• 中間CAの証明書は ルートCA の署名で保証される
• ルートCAの証明書は、OS・ブラウザに 最初から組み込まれている（=信頼の起点 / トラストストア）

この鎖がルートまで途切れず辿れて、かつドメイン名・有効期限が一致して初めて「本物」と判断されます。

証明書の種類（ざっくり）

審査の厳しさで、主に3種類あります。表示の違いは年々小さくなっていますが、用途で選びます。

HTTPS との関係

HTTPS は新しいプロトコルではなく、HTTP を TLS の上で喋っているだけ です。

HTTP  =  HTTP             （平文）
HTTPS =  HTTP over TLS    （TLSで暗号化された通信路の中をHTTPが流れる）

TLS はアプリより下の層で働くので、HTTP の中身（メソッド・ヘッダ・本文）は アプリ側がほぼ意識せず まるごと暗号化されます。詳しくは /network/http/ も参照。なお TLS の標準ポートは 443 です。

TLS 1.2 と 1.3 の違い

長く使われてきた 1.2 に対し、1.3 は安全性と速度を大きく改善しました。古い・危険な方式（RSA鍵交換や古い暗号）を仕様から削っています。

つまずきポイント

• 「SSL証明書」と呼ぶが中身は TLS。慣習で SSL という語が残っているだけで、SSL 2.0/3.0 は脆弱なため使ってはいけません
• 証明書の有効期限切れは最頻出の事故。期限が来ると一斉にエラーになるので、自動更新（ACME / certbot 等） を入れておく
• 中間証明書の入れ忘れで「自分のブラウザは緑だが、他環境では信頼チェーン切れ」が起きる。サーバには サーバ証明書＋中間証明書をセット で設定する
• 時刻ずれでも検証は失敗する。証明書の有効期間判定はサーバ／クライアントの時計に依存するため、NTPで時刻同期 を

ハンズオン

# サーバが返す証明書の中身（CN/有効期限/発行者）を確認
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com </dev/null \
  | openssl x509 -noout -subject -issuer -dates

# ネゴシエートされた TLS バージョンと暗号スイートを確認
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com </dev/null \
  | grep -E "Protocol|Cipher"

# TLS 1.3 で接続できるか試す
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_3 </dev/null

# curl で証明書チェーン込みの詳細を見る
curl -vI https://example.com 2>&1 | grep -E "SSL|subject|issuer|TLS"