トランスポート層セキュリティ (TLS) は、コンピュータ ネットワーク上で安全な通信を保証する暗号化プロトコルで、インターネットで最もよく使用されています。クライアント サーバー アプリケーション間のプライバシー、認証、およびデータの整合性を提供し、機密情報を転送中の盗聴や改ざんから保護します。TLS は、現在は廃止されている Secure Sockets Layer (SSL) プロトコルの後継であり、Web ブラウジング、電子メール通信、オンライン トランザクションなど、さまざまなオンライン アクティビティを保護するために広く採用されています。
Transport Layer Security (TLS) の起源の歴史とその最初の言及
TLS のルーツは、1990 年代初頭に SSL プロトコルを開発した Netscape Communications Corporation にまで遡ります。SSL は主に、Web ブラウザとサーバー間の HTTP 接続を保護するために設計されました。SSL の最初のバージョンである SSL 1.0 は、セキュリティ上の脆弱性のため、一般にはリリースされませんでした。SSL 2.0 は 1995 年にリリースされましたが、セキュリティを侵害する重大な欠陥がありました。その後、1996 年に SSL 3.0 が導入され、TLS の基礎が築かれました。
1999 年、インターネット技術特別調査委員会 (IETF) は、SSL 3.0 を改良し、より安全なバージョンとして TLS 1.0 をリリースしました。 TLS 1.0 は、SSL 3.0 で見つかった脆弱性に対処し、追加機能を導入し、Web 上の安全な通信の事実上の標準になりました。
Transport Layer Security (TLS) の詳細情報
TLS は OSI モデルのトランスポート層で動作し、信頼性の高いデータ転送に依存するアプリケーション間の安全な通信を保証します。TLS は、目的を達成するために暗号化アルゴリズムの組み合わせを使用します。
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ハンドシェイクプロトコル: このプロトコルにより、サーバーとクライアントは相互に認証し、暗号化アルゴリズムと暗号キーをネゴシエートして、安全な接続を確立できます。
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記録プロトコル: レコード プロトコルは、アプリケーション データを管理可能なチャンクに断片化し、暗号化を適用し、メッセージ認証コード (MAC) を通じてデータの整合性を確保する役割を果たします。
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暗号仕様プロトコルの変更: このプロトコルは、ハンドシェイクの完了後に安全な通信に使用される暗号化および MAC アルゴリズムを通知する役割を果たします。
TLS は、非対称暗号化 (RSA など)、対称暗号化 (AES など)、メッセージ認証コード (HMAC など) など、さまざまな暗号化アルゴリズムをサポートしています。これらのアルゴリズムを組み合わせることで、データ交換のための安全な暗号化と認証が実現します。
トランスポート層セキュリティ (TLS) の内部構造 – TLS の仕組み
クライアント (Web ブラウザなど) がサーバー (Web サイトなど) への接続を開始すると、TLS ハンドシェイク プロセスが開始されます。ハンドシェイクには次の手順が含まれます。
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クライアントこんにちは: クライアントは、TLS バージョンとサポートされている暗号スイートのリストを示す ClientHello メッセージをサーバーに送信します。
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サーバーこんにちは: サーバーは ServerHello メッセージで応答し、クライアントのサポートされているオプションのリストから最も高い TLS バージョンと最適な暗号スイートを選択します。
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鍵交換: サーバーは、鍵交換に使用される公開鍵をクライアントに送信します。クライアントはプレマスターシークレットを生成し、サーバーの公開鍵で暗号化して、サーバーに送り返します。
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セッションキーの生成: クライアントとサーバーの両方が独立してプレマスター シークレットからセッション キーを取得し、キーがネットワーク経由で送信されないようにします。
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暗号スイートの変更: クライアントとサーバーは、ネゴシエートされた暗号化アルゴリズムとキーを使用して後続のメッセージが暗号化されることを相互に通知します。
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データ交換： ハンドシェイクが完了すると、クライアントとサーバーは合意された暗号化と MAC アルゴリズムを使用してアプリケーション データを安全に交換します。
Transport Layer Security (TLS) の主要な機能の分析
TLS には、安全な通信を提供する際の有効性に貢献するいくつかの重要な機能が組み込まれています。
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暗号化: TLS は転送中のデータを暗号化し、たとえ傍受されたとしても、権限のない者が情報を読み取ることができないようにします。
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認証: TLS により、クライアントとサーバー間の相互認証が可能になり、双方が互いの ID を確認できるようになります。
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データの整合性： TLS は、メッセージ認証コード (MAC) を使用して、送信データの不正な改ざんや変更を検出します。
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前方秘匿性: TLS は前方秘匿性をサポートしており、将来攻撃者が秘密キーを漏洩したとしても、過去の通信は安全に保たれます。
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拡張性: TLS は柔軟性と拡張性を備えているように設計されており、必要に応じて新しい暗号化アルゴリズムや機能を追加できます。
トランスポート層セキュリティ (TLS) の種類
TLS は長年にわたって進化しており、セキュリティの脆弱性に対処し、パフォーマンスを向上させるために複数のバージョンが開発されています。 TLS の最も重要なバージョンは次のとおりです。
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TLS 1.0: 最初のバージョンは 1999 年にリリースされ、基本的なセキュリティ機能を提供していましたが、現在では時代遅れであり、特定の攻撃に対して脆弱であると考えられています。
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TLS 1.1: 2006 年にリリースされ、TLS 1.0 を超えるさまざまなセキュリティ強化が導入されました。
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TLS 1.2: 2008 年に導入され、より強力なセキュリティ機能、改善された暗号スイート、より効率的なハンドシェイク プロトコルを提供します。
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TLS 1.3: 2018 年にリリースされた最新バージョンでは、速度、セキュリティ、遅延の短縮の点で大幅な改善が実現されています。TLS 1.3 では、安全性の低い古いアルゴリズムのサポートが削除され、ハンドシェイク プロセスが合理化されています。
次の表は、TLS バージョン間の違いをまとめたものです。
| TLS バージョン | 発売年 | 主な特長 |
|---|---|---|
| TLS1.0 | 1999 | 基本的なセキュリティ機能 |
| TLS1.1 | 2006 | 強化されたセキュリティ機能 |
| TLS1.2 | 2008 | 改善された暗号スイート、効率的なハンドシェイク |
| TLS1.3 について | 2018 | より速く、より安全に、遅延を削減 |
Transport Layer Security (TLS) の使用方法、問題、およびその解決策
TLS は、次のようなさまざまなアプリケーションで一般的に使用されます。
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ウェブの閲覧: TLS は Web ブラウザとサーバー間のデータ交換を保護し、安全なオンライン トランザクション、安全なログイン資格情報、およびプライベート ブラウジングを保証します。
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電子メールでのコミュニケーション: TLS はメール サーバー間の電子メール送信を暗号化し、機密情報を保護し、不正アクセスを防ぎます。
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ファイル転送: TLS は、ファイル転送を安全にするために FTPS (FTP Secure) および SFTP (SSH File Transfer Protocol) で使用されます。
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仮想プライベートネットワーク (VPN): TLS は、クライアントとサーバーの間に安全な通信チャネルを作成するために VPN で採用されています。
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安全な API 通信: TLS は API 呼び出しを保護し、クライアントとサーバー間で交換されるデータを保護します。
ただし、TLS によって提供される堅牢なセキュリティにもかかわらず、いくつかの課題と潜在的な問題が存在します。
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証明書管理: 証明書を不適切に管理すると、セキュリティ上の問題やサービスの中断が発生する可能性があります。定期的な証明書の更新と監視が重要です。
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TLS バージョンの互換性: 古いデバイスやソフトウェアは最新の TLS バージョンをサポートしていない可能性があり、互換性の問題が発生します。
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TLS の脆弱性: 他のテクノロジーと同様に、TLS にも過去に脆弱性が存在し、セキュリティを確保するためにタイムリーな更新とパッチが必要でした。
これらの課題に対処するために、企業や個人は次のソリューションを実装できます。
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証明書の監視と更新: SSL/TLS 証明書の有効期限を定期的に監視し、自動証明書更新プロセスを採用します。
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TLS バージョン構成: さまざまな機能を持つクライアントに対応できるよう、さまざまな安全なバージョンをサポートするようにサーバー側 TLS を構成します。
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セキュリティアップデート: TLS の脆弱性について最新情報を入手し、セキュリティ更新を速やかに適用してください。
主な特徴と類似用語との比較
| 学期 | 説明 |
|---|---|
| SSL (セキュアソケットレイヤー) | TLS の前身であり、同様のセキュリティ機能を提供しますが、現在は時代遅れで安全性が低いと考えられています。TLS は、安全な通信のために SSL に大きく取って代わりました。 |
| HTTPS (安全なハイパーテキスト転送プロトコル) | HTTPS は、TLS または SSL で暗号化された HTTP の安全なバージョンで、Web 上でクライアントとサーバー間で送信されるデータの機密性と整合性を保証します。 TLS は、HTTPS を有効にする基盤となるプロトコルです。 |
テクノロジーが進化し続けるにつれて、TLS も進化し、より安全で接続されたデジタル世界の需要を満たすことになります。 TLS の潜在的な展望とテクノロジーには次のようなものがあります。
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耐量子暗号: 量子コンピューティングの出現により、量子コンピュータからの攻撃に対抗するためにポスト量子暗号アルゴリズムが TLS に組み込まれる可能性があります。
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TLS パフォーマンスの向上: TLS のパフォーマンスを最適化し、遅延を削減し、接続速度を向上させる取り組みが継続されます。
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IoT (モノのインターネット) における TLS: TLS は、IoT デバイス間の通信を保護し、IoT エコシステム内で送信されるデータのプライバシーと完全性を保護する上で重要な役割を果たします。
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継続的なセキュリティ更新: TLS 実装は、新たな脅威や脆弱性に対処するために継続的なセキュリティ更新プログラムを受け取ります。
プロキシ サーバーを使用する方法、またはトランスポート層セキュリティ (TLS) に関連付ける方法
プロキシ サーバーはクライアントとサーバーの間の仲介役として機能し、クライアントの要求をサーバーに転送し、サーバーの応答をクライアントに返します。プロキシ サーバーを TLS と組み合わせて使用すると、セキュリティとパフォーマンスを強化できます。
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SSL/TLS 検査: プロキシ サーバーは、セキュリティ目的で SSL/TLS 検査を実行し、暗号化されたトラフィックを復号化して検査します。これは、潜在的な脅威を特定し、セキュリティ ポリシーを適用するのに役立ちます。
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キャッシュとロードバランシング: プロキシ サーバーは TLS 暗号化コンテンツをキャッシュできるため、サーバーの負荷が軽減され、クライアントの応答時間が短縮されます。
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匿名性とプライバシー: プロキシ サーバーは、クライアントの IP アドレスをサーバーから隠すことにより、追加のプライバシー層を提供し、匿名性を高めることができます。
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コンテンツフィルタリングとアクセス制御: プロキシ サーバーは、アクセス制御とコンテンツ フィルタリング ポリシーを適用し、悪意のあるトラフィックまたは無許可のトラフィックがサーバーに到達するのをブロックできます。
関連リンク
Transport Layer Security (TLS) の詳細については、次のリソースを参照してください。
- RFC 5246 – トランスポート層セキュリティ (TLS) プロトコル バージョン 1.2
- RFC 8446 – トランスポート層セキュリティ (TLS) プロトコル バージョン 1.3
- NIST 特別出版物 800-52 リビジョン 2: トランスポート層セキュリティ (TLS) 実装の選択、構成、および使用に関するガイドライン
- SSL/TLS ハンドシェイク: 概要
結論として、トランスポート層セキュリティ (TLS) は、コンピュータ ネットワーク上の通信を保護し、データの機密性、認証、整合性を確保する上で重要な役割を果たします。 TLS 1.3 は、セキュリティ上の課題に対処するために長年にわたって進化してきました。TLS 1.3 は、最新かつ最も安全なバージョンです。 TLS の将来には、新たなテクノロジーや脅威に適応するための有望な進歩が期待されており、安全で相互接続されたデジタル世界の不可欠な要素となっています。
