TLS/SSLとHTTPSハンドシェイク完全攻略｜暗号スイート・PFS・TLS 1.3徹底解説
Webセキュリティの最前線であり、支援士・応用情報・基本情報の午前・午後を問わず出題されるのが「TLS（Transport Layer Security）/ HTTPS通信」です。
ハンドシェイクの往復手順、共通鍵と公開鍵の使い分け、暗号スイートの表記の意味、「PFS（前方秘匿性：Perfect Forward Secrecy）」がなぜ重要なのか、そして最新のTLS 1.3で何が廃止・改善されたのかを体系的に理解しましょう。
1. TLSハンドシェイクの基本手順（TLS 1.2 vs TLS 1.3）
TLSは、トランスポート層（TCP）の上で「通信相手の認証」「通信内容の暗号化（機密性）」「改ざん検知（完全性）」を提供するプロトコルです。データ通信を高速な「共通鍵暗号」で行うため、事前のハンドシェイクで安全に鍵を共有します。
- ClientHello: クライアントが対応可能なTLSバージョン、暗号スイート一覧、乱数（Client Random）、SNI（Server Name Indication）等をサーバに送信。
- ServerHello: サーバが使用するTLSバージョンと暗号スイートを選択し、サーバ乱数とともに返信。
- サーバ証明書・鍵交換パラメータの送信: サーバがディジタル証明書と鍵交換パラメータ（ECDHE公開鍵など）をクライアントに送付。
- 暗号化パラメータ確定（Finished）: 双方が算出したプリマスターシークレットから共通のセッション鍵（暗号化鍵・MAC鍵）を生成し、暗号化通信へ移行。
比較項目 | TLS 1.2 | TLS 1.3（現在の標準） |
|---|---|---|
ハンドシェイク往復数 | 2-RTT（完了まで2往復必要） | 1-RTT（1往復で完了）/ 0-RTT（再開時即座に送信） |
鍵交換方式 | RSA鍵交換、DH、ECDHEなど混在 | ECDHE / DHE のみ（RSA鍵交換や静的DHは完全廃止） |
前方秘匿性 (PFS) | 設定次第（RSA鍵交換ではPFSなし） | 【必須要件】常にPFSが保証される |
暗号化アルゴリズム | CBCモードやRC4、3DESなど脆弱な暗号が含まれていた | AEAD（AES-GCM、ChaCha20-Poly1305等）のみに厳選 |
2. PFS（前方秘匿性：Perfect Forward Secrecy）とは？
IPA試験で非常に高い頻度で記述・選択肢に登場するのが「PFS（前方秘匿性）」の概念です。
- 従来のRSA鍵交換の弱点: サーバの秘密鍵で暗号化されたプリマスターシークレットを復号する方式では、攻撃者が過去の暗号化通信ログをすべて保存していた場合、将来サーバの秘密鍵が1回でも盗まれると、「過去に遡ってすべての通信が解読されてしまう」という致命的な弱点がありました。
- ECDHEによる解決: セッション毎に一時的な鍵ペア（Ephemeral Key）を生成して鍵交換を行うため、将来サーバの長期秘密鍵が漏洩しても、過去の通信を解読することは数学的に不可能となります。この性質をPFSと呼びます。
3. HSTS（HTTP Strict Transport Security）の役割
HSTSとは、Webサーバがブラウザに対して「以後のアクセスはすべてHTTPS（暗号化通信）のみで行い、HTTPでの接続を試みないこと」を指示するセキュリティヘッダ（Strict-Transport-Security）です。初回HTTPアクセス時のSSL Stripping攻撃（暗号化解除攻撃）や偽の証明書警告の無視を防止します。
4. 午後記述式試験（SC・AP）で使える得点キーワード・記述テンプレート
【定番記述フレーズ①（PFSの定義と効果）】 「サーバの秘密鍵が漏洩しても、過去に記録された暗号化通信が解読されない性質。」（38字）
【定番記述フレーズ②（TLS 1.3の鍵交換）】 「静的RSA鍵交換を廃止し、PFSを提供するECDHE鍵交換のみを採用する。」（37字）
【定番記述フレーズ③（HSTSの目的）】 「ブラウザにHTTPS通信を強制し、通信の平文へのダウングレード攻撃を防ぐ。」（37字）
【定番記述フレーズ④（SNIの役割）】 「TLS接続開始時に接続先ホスト名を通知し、単一IPで複数証明書を運用可能にする。」（40字）