PKI

PKI(Public Key Infrastructure)とは、公開鍵基盤。公開鍵を利用したセキュリティの枠組み。
PKIによって、機密性、完全性、真正性、否認防止性を保つことが可能になる。

PKIの概要

公開鍵暗号技術はアルゴリズムが公開されているため、誰でも公開鍵と秘密鍵を生成可能である。公開鍵暗号技術による認証、署名は、公開鍵や秘密鍵の正当性が保証されていることが重要
そのため、認証基盤をしっかり構築することが必要となる
【認証基盤の構築】
PKIを構成する要素

• 認証局の設置
• 電子証明書の発行と配布

また、証明書を運用するのに必要な技術がデジタル署名である。

デジタル署名

デジタル署名とは

デジタル署名は、文字通りデジタルな署名であり、ITの世界の署名である。 機能や目的も一般的な全く同じ。

デジタル署名の目的は

• 改ざん防止（完全性）
• なりすまし防止（真正性）
• 否認防止

しかし、それが保証されるのは、ルート証明書が正しいときだけ
PKIのセキュリティが保たれるのは、「公開鍵が正しい」ときだけ

電子証明書は何を証明するもの

情報処理技術者試験やインターネットにおける"証明書"とは、"公開鍵証明書"を意味する。インターネットの世界で安全な通信をするには公開鍵が重要な役割を持つ。公開鍵の真正性と完全性を保証するために公開鍵証明書が必要である。

デジタル署名の検証方法

• 送信者の秘密鍵を使って暗号化することで、送信者本人であることを証明する
• 送信後のメッセージダイジェストとメッセージ認証符号(送信前のメッセージダイジェスト)を比較することで、データが改ざんされていないことを保証する

デジタル証明書（電子証明書）

証明書の種類

ルート(CA)証明書

認証局であるCAの公開鍵を証明する証明書
デジタル証明書を発行する認証局(CA)が、その正当性を証明するために自ら署名して発行するデジタル証明書
サーバ証明書やクライアント証明書のデジタル署名を照合するときに、CAの公開鍵が必要になる

サーバ証明書

• サーバの公開鍵を証明する証明書
• サーバが正当であることを証明するサーバ証明書

クライアント証明書

• クライアント(PC)の公開鍵を証明する証明書
• クライアント(PC)が正当であることを証明するサーバ証明書

デジタル証明書の概要

証明書の基本的な構造

• 証明書
• デジタル署名

※証明書はX.509に準拠したフォーマットになっている。

X.509

IETFのPKI(X.509)と証明書失効リストプロファイル（CRL）のこと

証明書の構造

X.509 v3 デジタル証明書の構造は、以下のとおり。

※注意※

• よく誤解されるのが、1のバージョン
  SSLにもバージョンというのがあって、ここを見てSSLの3.0と言う人もいるが、実際にはSSLのバージョンではなく、X.509のバージョン情報
• SSLサーバ証明書には、SSLとかTLSのバージョン情報は含まれない。

電子証明書の署名

電子証明書は、元の文書である証明書部分にデジタル署名を付与したもの
では、署名をするのは誰か

※デジタル署名の電子商取引などの場合は、認証局であるCAではなく、署名者本人が署名する(注意)

CAのデジタル署名

CAのデジタル署名とは、CAの秘密鍵で証明書のダイジェストを暗号化したもの。

CRL（Certificate Revocation List：失効リスト）

• 証明書（Certificate）の失効（Revocation）のリスト（List）
• 有効期限内に失効したデジタル証明書のシリアル番号のリスト
• 有効期限内の公開鍵証明書のうち破棄されている公開鍵証明書と破棄された日時の対応を提示

※有効期限が切れたものは、CRLに登録しなくても、有効期限をチェックすれば無効かどうかが分かる。

デジタル証明書による認証基盤構成要素

認証局（CA：Certification Authority）

【役割】

• 公開鍵に対するデジタル証明書を発行する
• CRL(証明書失効リスト)を発行する
• CPS(認証局運用規定)を公開する
• 発行したデジタル証明書を検証するためのCA自身のデジタル証明書を公開する
• デジタル証明書に署名するためのCA自身の秘密鍵を厳重に管理する

≪CAの構造≫
CAは、「上位CAが下位CAを認証して証明書を発行する」という階層構造になっている
最上位のCAはルートCAと呼ばれる
証明書に正当性を検証する場合は、該当証明書を発行したCAからルートCAまでの経路(証明のパス)を順にたどり、経路上のすべてのCAの正当性を確認する必要がある

RA（登録局）

RA（登録局）では、証明書発行の受付をする
電子証明書申請者の本人性を審査・確認し、主として登録業務を行う機関。RAは本人性（間違いなく本人であること）に責任を負うが、証明書に署名したり、証明書を発行したりはしない。
【役割】

• 証明書発行や失効などの資格審査の実施
• デジタル証明書利用者情報の登録
• 鍵の一元管理
• 公開鍵を公開するためのディレクトリへの保管を実施

IA（発行局）

• IA（発行局）にて証明書の発行（および失効）を行う
• 物理的に別サーバであることもあれば、同一サーバであることもある。

証明書有効性検証局（VA：Validation Authority）

デジタル証明書の失効状態についての問合せに応答すること

• デジタル証明書の失効情報の集中管理
• CAの公開鍵での署名を検証
• デジタル証明書内に記載された有効期限の確認
• CRLの確認

ディレクトリ(リポジトリ)

PKIを運用するのに必要な情報を一元管理し，利用者に公開するためのデータベースのこと
CRLもここに登録される

OCSP（Online Certificate Status Protocol）

デジタル証明書の失効情報(有効性)をリアルタイムで問い合わせる(確認する)仕組み
OCSPを実装したサーバをOCSPレスポンダ(OCSPサーバ)といい、CAやVAが運営する
クライアントはOCSPレスポンダに問い合わせることにより、自力でCRLを取得したり紹介したりする手間が省ける
【OCSPの限界】

• OCSPレスポンスは要求のあったデジタル証明書の失効情報のみをチェックし、信頼関係(有効期間、署名など)などについてはチェックしない。
• 事前にCRLを取り込んでおかなくてはいけない。
• またネットワーク上のすべてのCAが発行しているCRLを保持しているわけではないので、ユーザが自主的に複数のOCSPレスポンスに問い合わせを行う必要がある