TLS証明書と通信暗号化

デジタル証明書は、公開鍵とその持ち主の情報を認証局が署名して結び付けたものである。その形式はITU-T X.509に基づき、TLSでは通信相手の認証と鍵交換の両方に関係する。試験では証明書の規格、署名を行う主体、TLS 1.3の暗号スイートの構成、クライアント証明書による利用者認証などが繰り返し問われる。

証明書の規格と記載内容

デジタル証明書の規格はITU-T X.509であり、X.400は電子メールに関する規格として区別して理解する必要がある。 証明書には、対象者の公開鍵や本人を示す情報、有効期間などが記載され、第三者がその内容と署名を検証できる形になっている。TLSのサーバ証明書では、接続先のホスト名と証明書の記載内容が一致するかどうかが確認の基準になる。 証明書にIPアドレスを必ず含めなければならないという理解や、IPアドレスを変えただけで必ず証明書を再取得しなければならないという理解は誤りであり、一般的なサーバ証明書はドメイン名で接続先を識別する。

認証局による署名と証明書チェーン

認証局は、申請者の公開鍵などを含む証明書に、認証局自身の秘密鍵で署名する。申請者の秘密鍵で署名するのではない点が重要である。 証明書を検証する側は、その署名を発行元の認証局の公開鍵で検証する。例えば、サーバ証明書を受け取ったPCは、発行元の認証局の公開鍵を使って署名を確認することで、証明書の正当性を判断する。

下位認証局の証明書はルート認証局の秘密鍵で署名され、ルート認証局自身の証明書は通常、自身の秘密鍵で署名される。このように認証局の階層をたどって信頼を確かめる構造を証明書チェーンという。 認証局の公開鍵は、その認証局が署名した証明書の検証に用いるものであり、通信データの暗号化にそのまま使うものではない。

TLSにおける証明書の役割

TLSでは、サーバ証明書によって通信相手を認証し、その上で通信データの暗号化に用いる共通の鍵を安全に決める。 ただし、鍵交換の方式によって証明書の使われ方は異なる。証明書に含まれる公開鍵を鍵交換に用いる方式がある一方で、(EC)DHEなどの方式では、証明書は相手の認証に用い、鍵共有のための情報は別途交換する。 したがって、証明書がTLSの鍵交換に関係するという記述を、すべての版と方式で証明書そのものが交換用の鍵を運ぶという意味に読むのは正確ではない。