TLS 1.1 (2006年発表)
特徴
- 改善されたエラーチェック機能。
- 暗号ブロックチェーンの初期化ベクトル(IV)の取り扱いが改善され、CBC攻撃への対応が強化された。
- しかし、セキュリティ上の問題が多く残っているため、現在は使用が推奨されていません。
TLS 1.2 (2008年発表)
特徴
- SHA-256などの強化されたハッシュアルゴリズムをサポート。
- AEAD暗号のサポートを追加し、データの機密性と完全性を同時に保護。
- 暗号化スイートの選択肢が増え、よりセキュアな通信が可能に。
- 現在も広く使用されていますが、TLS 1.3への移行が進んでいます。
TLS 1.3 (2018年発表)
特徴
- ハンドシェイクプロセスが簡略化され、接続確立が高速化。
- 不安全な暗号化アルゴリズムが削除され、セキュリティが強化された。
- 0-RTT再接続サポートにより、以前のセッションの情報を用いて即時に通信を開始できる。
- 古いプロトコルや機能が削除され、シンプルかつ効率的なセキュリティが実現された。
TLS 1.3は、セキュリティの強化とパフォーマンスの向上のために、TLS 1.1や1.2に比べて大きく改善されたバージョンです。
TLS 1.1 の暗号化アルゴリズム
- ブロック暗号: AES (Advanced Encryption Standard), 3DES (Triple Data Encryption Algorithm)
- ハッシュ関数: MD5 (Message-Digest Algorithm 5), SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1)
- 鍵交換アルゴリズム: RSA, Diffie-Hellman (DH), Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH)
TLS 1.2 の暗号化アルゴリズム
- ブロック暗号: AES, AES-GCM (Galois/Counter Mode)
- ハッシュ関数: SHA-256, SHA-384
- 鍵交換アルゴリズム: RSA, DH, ECDH, ECDHE (Elliptic Curve Diffie-Hellman Ephemeral)
TLS 1.3 の暗号化アルゴリズム
- ブロック暗号: AES-GCM, ChaCha20 Poly1305
- ハッシュ関数: SHA-256, SHA-384
- 鍵交換アルゴリズム: ECDHE, DHE (Diffie-Hellman Ephemeral)
TLS 1.3 では、不十分なセキュリティのアルゴリズム（例：RC4, MD5, SHA-1）や、以前のバージョンで使用された静的RSA鍵交換が削除され、セキュリティと効率が大幅に向上しています。
用語
- ブロック暗号 ブロック暗号は、データを一定の大きさの「ブロック」に分けて、それぞれを暗号化または復号する技術です。例えば、AES (Advanced Encryption Standard) は、データを128ビットのブロックに分け、秘密の鍵を使ってそれぞれを暗号化します。これにより、データを安全に保護できます。
- ハッシュ関数 ハッシュ関数は、任意の長さのデータを固定長のハッシュ値（一種の指紋のようなもの）に変換する関数です。このハッシュ値は、元のデータから一意に決まるので、データが改ざんされたかどうかのチェックに使われます。SHA-256などのハッシュ関数は、セキュリティ分野で広く使用されています。
- 鍵交換アルゴリズム 鍵交換アルゴリズムは、安全な通信チャンネルを介さずに、通信参加者間で秘密鍵（共有秘密）を共有する方法です。Diffie-HellmanやECDHEなどのアルゴリズムがあり、これにより、第三者が盗聴しても、通信の内容を解読できないようにします。
これらの技術は、インターネット上での安全なデータ交換を可能にするために不可欠であり、TLSプロトコルで広く使用されています。
sequenceDiagram
participant C as Client
participant S as Server
C->>S: ClientHello (TLS version, cipher suites, random bytes)
S->>C: ServerHello (chosen TLS version, cipher suite, random bytes)
S->>C: Server Certificate
S->>C: ServerKeyExchange (optional, depends on cipher suite)
S->>C: ServerHelloDone
C->>S: ClientKeyExchange
C->>S: [ChangeCipherSpec]
C->>S: Finished
S->>C: [ChangeCipherSpec]
S->>C: Finished
Note over C,S: Secure symmetric encryption established
- ClientHello: クライアントは、利用可能なTLSバージョン、暗号スイート、ランダムバイト列などの情報をサーバーに送信します。
- ServerHello: サーバーは、選択したTLSバージョン、暗号スイート、ランダムバイト列をクライアントに返します。
- Server Certificate: サーバーは自身の証明書をクライアントに送り、その身元を証明します。
- ServerKeyExchange: 一部の暗号スイートでは、サーバーはさらに鍵交換情報をクライアントに送信します。（オプション）
- 何をしている？: サーバーが特定の暗号方式を使っている場合、追加情報（鍵交換データ）をクライアントに送ります。これは、両者が秘密鍵を生成するのに必要な情報です。
- なぜ必要？: この情報を使って、クライアントとサーバーは共通の「秘密」を作り出すことができ、これが通信の暗号化に使われます。
- ServerHelloDone: サーバーがハンドシェイクメッセージの送信を完了しました。
- ClientKeyExchange: クライアントは、鍵交換情報をサーバーに送ります。
- ChangeCipherSpec: クライアントとサーバーは、これ以降のメッセージを新しい鍵で暗号化することを互いに通知します。
- Finished: 両方がハンドシェイクが成功したことを確認します。
