TLS 1.2 vs TLS 1.3 - 仕組みの違い

このドキュメントの目的

TLS 1.2とTLS 1.3の仕組みの違いを理解し、なぜTLS 1.3がより高速・安全かを把握することが目標です。

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TLSバージョンの歴史

SSL 1.0（未公開）
  ↓
SSL 2.0（1995年）← 脆弱性あり、非推奨
  ↓
SSL 3.0（1996年）← 脆弱性あり、非推奨
  ↓
TLS 1.0（1999年）← 脆弱性あり、非推奨
  ↓
TLS 1.1（2006年）← 脆弱性あり、非推奨
  ↓
TLS 1.2（2008年）← 現在の標準
  ↓
TLS 1.3（2018年）← 最新、高速・安全

推奨: TLS 1.2以上（TLS 1.0/1.1は使用禁止）

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TLS 1.2 ハンドシェイク

フルハンドシェイク（2-RTT）

┌──────────────────┐                    ┌──────────────────┐
│  クライアント     │                    │  サーバー         │
│                  │                    │                  │
│ ──────────────── RTT 1 ──────────────────────────────── │
│                  │                    │                  │
│  ClientHello     │                    │                  │
│  - 暗号スイート   │──────────────────→│  受信            │
│  - TLS version   │                    │  ↓               │
│                  │                    │  ServerHello     │
│  受信            │                    │  - 暗号選択       │
│  ↓               │←──────────────────│  - 証明書        │
│  証明書検証      │   ServerHello      │  - 鍵交換        │
│  鍵交換          │   証明書           │  - ServerDone    │
│                  │   鍵交換           │                  │
│                  │   ServerDone       │                  │
│                  │                    │                  │
│ ──────────────── RTT 2 ──────────────────────────────── │
│                  │                    │                  │
│  ClientKeyExchange│                   │                  │
│  ChangeCipherSpec│──────────────────→│  受信            │
│  Finished        │                    │  ↓               │
│                  │                    │  鍵確定          │
│  受信            │                    │  ChangeCipherSpec│
│  ↓               │←──────────────────│  Finished        │
│  暗号化通信開始  │                    │  ↓               │
│                  │                    │  暗号化通信開始  │
│                  │                    │                  │
└──────────────────┘                    └──────────────────┘

所要時間: 2-RTT（2往復）

• RTT 1: ClientHello → ServerHello
• RTT 2: ClientKeyExchange → ChangeCipherSpec

問題点:

• ハンドシェイクが長い（2往復必要）
• レイテンシが高い

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TLS 1.3 ハンドシェイク

1-RTT ハンドシェイク

┌──────────────────┐                    ┌──────────────────┐
│  クライアント     │                    │  サーバー         │
│                  │                    │                  │
│ ──────────────── RTT 1 ──────────────────────────────── │
│                  │                    │                  │
│  ClientHello     │                    │                  │
│  - 暗号スイート   │                    │                  │
│  - 鍵交換データ   │──────────────────→│  受信            │
│    (推測)        │                    │  ↓               │
│                  │                    │  ServerHello     │
│  受信            │                    │  - 暗号選択       │
│  ↓               │←──────────────────│  - 証明書        │
│  証明書検証      │   ServerHello      │  - 鍵交換データ   │
│  鍵確定          │   証明書           │  - Finished      │
│  ↓               │   鍵交換           │    (暗号化済み)   │
│  暗号化通信開始  │   Finished(暗号化)  │  ↓               │
│                  │                    │  暗号化通信開始  │
│                  │                    │                  │
└──────────────────┘                    └──────────────────┘

所要時間: 1-RTT（1往復）

• RTT 1: ClientHello → ServerHello で完了

改善点:

• ✅ ハンドシェイクが半分（2-RTT → 1-RTT）
• ✅ 高速: レイテンシ50%削減

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0-RTT ハンドシェイク（再接続時）

TLS 1.3の追加機能: 以前接続したサーバーに再接続する場合

┌──────────────────┐                    ┌──────────────────┐
│  クライアント     │                    │  サーバー         │
│                  │                    │                  │
│  ClientHello     │                    │                  │
│  + 暗号化された   │──────────────────→│  受信            │
│    HTTPリクエスト │                    │  ↓               │
│  (0-RTT data)    │                    │  即座にHTTP処理   │
│                  │                    │  ↓               │
│  受信            │                    │  ServerHello     │
│  ↓               │←──────────────────│  + HTTPレスポンス │
│  HTTPレスポンス  │                    │                  │
│  受信完了        │                    │                  │
│                  │                    │                  │
└──────────────────┘                    └──────────────────┘

所要時間: 0-RTT（ハンドシェイク待ちなし）

制約:

• 以前接続したサーバーのみ
• リプレイ攻撃のリスク（冪等なリクエストのみ推奨）

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TLS 1.2 vs TLS 1.3 の主な違い

1. ハンドシェイク速度

バージョン	ハンドシェイク	再接続
TLS 1.2	2-RTT	2-RTT
TLS 1.3	1-RTT	0-RTT（オプション）

効果: TLS 1.3は最大50%高速

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2. 暗号スイートの簡素化

TLS 1.2:

• 37種類の暗号スイート
• 脆弱な暗号も含む（RC4、3DES等）

TLS 1.3:

• 5種類のみ
• 安全な暗号のみ（AES-GCM、ChaCha20-Poly1305）

暗号スイート例:

TLS 1.2:
TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA ← 非推奨
TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 ← OK

TLS 1.3:
TLS_AES_128_GCM_SHA256 ← シンプル
TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256

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3. Forward Secrecy（前方秘匿性）

TLS 1.2:

• Forward Secrecy: オプション
• RSA鍵交換: Forward Secrecyなし（非推奨）
• ECDHE鍵交換: Forward Secrecyあり（推奨）

TLS 1.3:

• Forward Secrecy: 必須
• RSA鍵交換廃止
• ECDHE/DHEのみ

Forward Secrecyとは:

サーバーの秘密鍵が漏洩しても、
過去の通信内容は復号できない

仕組み:
- セッションごとに一時的な鍵を生成
- セッション終了後に鍵を破棄

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4. 廃止された機能

TLS 1.3で廃止:

• ❌ RSA鍵交換
• ❌ 静的DH鍵交換
• ❌ RC4、3DES、MD5、SHA-1
• ❌ 圧縮（CRIME攻撃対策）
• ❌ 再ネゴシエーション

効果: 攻撃面の削減、セキュリティ向上

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5. 暗号化範囲の拡大

TLS 1.2:

ハンドシェイク: 平文
  ↓
ChangeCipherSpec以降: 暗号化

TLS 1.3:

ClientHello/ServerHello: 平文
  ↓
それ以降: 全て暗号化（証明書も暗号化）

効果: メタデータ漏洩防止（どのサイトにアクセスしたか隠せる）

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暗号スイートの構成

TLS 1.2の暗号スイート

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256
  │    │    │      │     │    │    │
  │    │    │      │     │    │    └─ MAC（メッセージ認証）
  │    │    │      │     │    └────── ハッシュアルゴリズム
  │    │    │      │     └─────────── 暗号化モード
  │    │    │      └───────────────── 暗号化アルゴリズム
  │    │    └──────────────────────── 鍵交換で使用
  │    └───────────────────────────── 認証で使用
  └────────────────────────────────── 鍵交換アルゴリズム

複雑: 5-6個のコンポーネント

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TLS 1.3の暗号スイート

TLS_AES_128_GCM_SHA256
     │     │    │    │
     │     │    │    └─ ハッシュアルゴリズム
     │     │    └────── 暗号化モード（AEAD）
     │     └─────────── 鍵長
     └───────────────── 暗号化アルゴリズム

シンプル: 鍵交換と認証が分離（別で定義）

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OAuth 2.0/OIDCでの推奨

RFC 6749（OAuth 2.0）:

• TLS 1.2以上を推奨

FAPI 2.0:

• TLS 1.2以上必須
• TLS 1.3推奨

実際の運用:

• TLS 1.2: 広くサポート、安定
• TLS 1.3: 最新、より高速・安全

推奨: TLS 1.2をサポート、TLS 1.3も有効化

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まとめ

学んだこと

• ✅ TLS 1.3は1-RTT、TLS 1.2は2-RTT
• ✅ TLS 1.3は0-RTTも可能（再接続時）
• ✅ TLS 1.3は暗号スイートがシンプル（5種類のみ）
• ✅ TLS 1.3はForward Secrecy必須
• ✅ TLS 1.3は暗号化範囲が広い（証明書も暗号化）
• ✅ TLS 1.0/1.1は非推奨（脆弱性）

TLS 1.3の改善点

項目	TLS 1.2	TLS 1.3	改善
ハンドシェイク	2-RTT	1-RTT	⚡ 50%高速化
再接続	2-RTT	0-RTT	⚡ さらに高速
暗号スイート	37種類	5種類	🔒 シンプル・安全
Forward Secrecy	オプション	必須	🔒 セキュリティ向上
暗号化範囲	一部	ほぼ全て	🔒 メタデータ保護

次に読むべきドキュメント

1. MTLS（相互TLS認証） - クライアント証明書
2. OAuth 2.0の基礎 - OAuth 2.0を学ぶ

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最終更新: 2025-12-18 対象: 中級者向け（オプション） 学習優先度: 中（TLS基礎があれば十分、バージョン詳細は興味がある人向け）