はじめに
HTTPSは、現代のWebにおいて欠かせない技術です。WebブラウザでURLを見ると、https://で始まるアドレスには鍵マークが表示されていますね。
HTTPSとは「HTTP over SSL/TLS」の略で、HTTPによる通信をTLSプロトコルで暗号化したものです。この記事では、HTTPSがどのようにTLSと証明書の技術を組み合わせて、安全な通信を実現しているのかを解説します。
HTTPとHTTPSの違い
通信の暗号化
HTTPは通信内容が平文で送受信されるため、第三者による盗聴や改ざんのリスクがあります。一方、HTTPSでは通信内容が暗号化されるため、以下のような情報を保護できます。
- ログイン情報（IDやパスワード）
- クレジットカード番号
- 個人情報
- Webフォームに入力したデータ
セキュリティリスクの比較
HTTPでは、通信経路上の誰かが通信内容を傍受したり、改ざんしたりすることが技術的に可能です。公共のWi-Fiなどでは特にリスクが高まります。
HTTPSを使用することで、これらのリスクを大幅に軽減できます。
HTTPSを支える2つの技術
HTTPSは、TLSプロトコルとデジタル証明書という2つの技術を組み合わせて実現されています。
TLS（Transport Layer Security）
TLSは、ネットワーク通信を暗号化するためのプロトコルです。以前はSSL（Secure Sockets Layer）と呼ばれていましたが、現在はより安全なTLSが使用されています。
TLSの主な役割
- 通信内容の暗号化：第三者による盗聴を防ぐ
- データの完全性保証：改ざんを検出する
- 通信相手の認証：なりすましを防ぐ
暗号化の仕組み
TLSでは、共通鍵暗号と公開鍵暗号の両方を使用します。
- 公開鍵暗号：接続の初期段階で共通鍵を安全に交換
- 共通鍵暗号：実際のデータ通信を高速に暗号化
この組み合わせにより、セキュリティと通信速度のバランスを実現しています。
デジタル証明書
デジタル証明書は、Webサイトの身元を証明する電子的な証明書です。現実世界の免許証やパスポートに相当するものと考えると分かりやすいでしょう。
証明書に含まれる主な情報
- Webサイトのドメイン名
- 証明書の所有者情報
- 公開鍵
- 証明書の有効期限
- 発行した認証局の情報
- デジタル署名
認証局（CA: Certificate Authority）の役割
認証局は、デジタル証明書を発行する信頼された第三者機関です。有名な認証局には、Let’s Encrypt、DigiCert、GlobalSignなどがあります。
認証局は証明書を発行する際に、申請者がそのドメインの正当な所有者であることを検証します。これにより、なりすましサイトを防ぐことができます。
HTTPSの通信フロー
HTTPSによる通信は、以下のような流れで行われます。
TLSハンドシェイクの詳細
クライアント（ブラウザ）とサーバー間で暗号化通信を開始する前に、TLSハンドシェイクというプロセスが実行されます。
各ステップの説明
- クライアントが対応している暗号化方式やTLSバージョンをサーバーに伝える
- サーバーが使用する暗号化方式を決定して返答
- サーバーが自身の証明書をクライアントに送信
- サーバー側のハンドシェイク情報送信完了を通知
- クライアントが証明書の有効性を検証（有効期限、発行元、ドメイン名など）
- クライアントが共通鍵を生成するための情報をサーバーの公開鍵で暗号化して送信
- クライアント側の準備完了を通知
- サーバー側の準備完了を通知
- 共通鍵を使用した暗号化通信を開始
このプロセスは通常、数百ミリ秒以内に完了します。
まとめ
HTTPSは、TLSプロトコルとデジタル証明書を組み合わせることで、以下の3つのセキュリティを実現しています。
機密性
暗号化により、第三者が通信内容を読み取れないようにする
完全性
改ざん検出により、データが途中で書き換えられていないことを保証する
認証
証明書により、通信相手が本物であることを確認する
現代のWebでは、HTTPSの使用が標準となっています。Googleなどの検索エンジンもHTTPSサイトを優遇しており、ブラウザもHTTPサイトには警告を表示するようになりました。Webサイトを運営する際は、必ずHTTPSを導入しましょう。