【ITニュース解説】Certificates and Digital Trust: Why the Web Believes a Website

ウェブサイトを安全に利用するために不可欠なデジタル証明書について解説する。インターネット上で銀行のウェブサイトにアクセスする際、そのサイトが本物かどうかをどのように判断するのだろうか。誰でもサーバーを立ち上げて「mybank.com」と名乗ることができてしまうため、信頼できる仕組みがなければ、ブラウザは本物と偽物を見分けることができない。

そこで登場するのがデジタル証明書だ。これはウェブサイトの公式なIDカードのようなもので、「この公開鍵はこのドメイン（例：mybank.com）に属する」という情報を、信頼できる認証局（CA）が発行し署名したものだ。ブラウザはこの証明書を確認してから、安全な接続を許可する。証明書がなければ、HTTPS（鍵マークの「S」）は意味をなさなくなる。

認証局（CA）は、ウェブサイトの所有者の身元を確認し、ウェブサイトのドメイン名を公開鍵に結びつける証明書を発行する。この証明書は、CAの秘密鍵によってデジタル署名される。ブラウザには、信頼できるCAのリストが事前に登録されており、ウェブサイトの証明書がこれらのCAによって署名されていれば、ブラウザはそのウェブサイトを信頼する。

ウェブサイトにアクセスする際、ブラウザはまずサーバーからデジタル証明書を受け取る。この証明書には、ウェブサイトのドメイン名、公開鍵、有効期限、および証明書を発行したCAの署名が含まれている。次に、ブラウザは証明書の署名を確認する。すべての証明書はCAの秘密鍵で署名されており、ブラウザは事前にインストールされているCAの公開鍵を使用してこの署名を確認する。署名が一致すれば、証明書がCAによって発行されたものであり、改ざんされていないことが証明される。

また、証明書は中間CAによって発行されることがあり、その中間CA自体がルートCAによって署名されている場合がある。ブラウザはこのチェーンを段階的にたどって検証する。各段階で、親の公開鍵を使用して子の署名を確認する。さらに、証明書には、アクセスした正確なドメイン名（mybank.com）が記載されている必要があり、有効期間内である必要がある。

ブラウザは、証明書が本物であることを確認した後、サーバーが証明書内の公開鍵に対応する秘密鍵を実際に所有しているかどうかを確認する。ブラウザはテストデータを送信し、サーバーがそのデータに正しく署名または復号化できるかどうかをテストする。正しく応答できれば、ブラウザは本物のサーバーと通信していると確信する。

信頼が確立されると、最後に、実際の通信に使用するセッションキーを確立する。ブラウザはランダムなセッションキーを生成し、ウェブサイトの公開鍵で暗号化する。サーバーは自身の秘密鍵を使用して復号化する。これで、両者がセッションキーを知っている状態になり、以降のすべての通信（ページ、ログイン、支払い）はそのセッションキーを使用して暗号化される。

デジタル証明書には、DV（ドメイン認証）、OV（組織認証）、EV（拡張認証）などのレベルがある。EVは最も厳格なチェックが行われ、銀行などでよく使用される。

もし証明書が存在しなければ、攻撃者の鍵でトラフィックを暗号化してしまう可能性がある。暗号化だけでは保護されず、誤った相手との間で安全が確保されてしまうことになる。証明書は、ウェブサイトのドメインを公開鍵に結びつけ、サーバーが対応する秘密鍵の所有権を証明することを要求することで、この問題を解決する。

デジタル証明書のシステムにも弱点はある。CAが侵害されると、偽の証明書が発行される可能性がある。証明書の有効期限が切れると、更新されるまで警告が表示される。また、ユーザーが警告を無視して「続行」をクリックすると、信頼モデルが崩れてしまう。

オンラインバンキング、ショッピング、メッセージングアプリなどはすべて、デジタル証明書の検証とウェブサイトの公開鍵を使用して、認証とデータの保護を行っている。デジタル証明書はウェブサイトのデジタルIDカードであり、CAはそれを発行する信頼できる公証人だ。ブラウザは、CAの公開鍵で署名を確認し、信頼チェーンをたどって証明書を検証する。また、ウェブサイトは対応する秘密鍵を制御していることを証明する必要がある。このプロセスがなければ、HTTPSは真の信頼を提供できない。