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DTLS

読み：でぃーてぃーえるえす　／　英語表記：Datagram Transport Layer Security

TLSの暗号化や認証の仕組みを、UDPのようなデータグラム型の通信でも使えるようにしたプロトコル。CoAPやVPN、Web会議などで使われる。

イマシルちゃんの解説

UDPのように、データの到着や順番が保証されない通信でも、盗み見や改ざんを防ぎたい場面があるよ。
DTLSは、そんな通信でTLSをもとにした暗号化や相手の認証を使えるようにするプロトコルなんだ。
通信の準備をするハンドシェイクでは、途中でメッセージが失われても送り直せるようにしているよ。
暗号化したデータにも番号を付けて、届く順番が変わっても扱えるようにするの。
ただし、アプリが送るデータの欠落をすべて補ってくれるわけではないんだ。
もとの通信の性質を保ちながら、やり取りを保護できるんだよ。

より深い解説

定義

DTLS（Datagram Transport Layer Security）は、UDPの上で、TLSと同等の機密性、完全性、認証を提供するプロトコルである。DTLS 1.2はRFC 6347、DTLS 1.3はRFC 9147で定められている。CoAPでは、データの保護が必要な場合にDTLSを使う（coaps、ポート5684）。

TLSとの違い

UDPはパケットの損失や順序の入れ替わりがあるため、DTLSは次のような仕組みを独自に持つ。

仕組み内容
ハンドシェイクの再送ハンドシェイクのメッセージが失われたら、タイマーで再送する
シーケンス番号レコードに明示的な番号を付け、順序の入れ替わりや重複、再送攻撃に対処する
メッセージの分割大きなハンドシェイクのメッセージを、IPのフラグメントを避けるために分割する
クッキーの交換送信元の偽装による攻撃を防ぐ（下記）

UDPでのハンドシェイクの危険性

TCPでは、3ウェイハンドシェイクを終えないと通信が始まらないため、送信元のアドレスを偽装した通信は成立しにくい。UDPにはこの仕組みがないため、TLSのハンドシェイクをそのままUDPで行うと、次の攻撃が成立する。

  1. 攻撃者が、送信元のIPアドレスを攻撃対象のアドレスに偽装して、小さなClientHelloを送る
  2. サーバは、証明書などを含む大きなServerHelloを、攻撃対象に送り返す
  3. 小さな要求で大きな応答を送らせるため、サーバが、DDoS攻撃の加害者（踏み台）になる

この攻撃は、リフレクション（反射）攻撃、増幅攻撃と呼ばれる。

クッキーによる対策

順メッセージ内容
1ClientHelloクライアントが接続を求める
2HelloRetryRequest ＋ cookieサーバは、大きな応答を返さず、小さなメッセージにクッキー（クライアントのアドレスなどから作る値）を付けて返す
3ClientHello ＋ cookieクライアントは、受け取ったクッキーを付けて、もう一度ClientHelloを送る
4ServerHello 以降サーバは、クッキーが正しいことを確かめてから、ハンドシェイクを続ける

クッキーが正しければ、そのクライアントが、送信元のアドレスで実際に応答を受け取れる、すなわち最初の ClientHello の送信元が偽装されたものではないと判断できる。クッキーが不正な場合、サーバは ServerHello を送らずに、ハンドシェイクを終了する。

DTLS 1.2では、同じ役割を HelloVerifyRequest というメッセージが担う。

IoTでのDTLSの判断

DTLSの暗号処理は、処理能力やバッテリーの限られたIoT機器には負担になることがある。機器とサーバの通信が、インターネットを通らない閉域網の中だけで行われる構成なら、DTLSを使わずに済ませるという判断もありうる。

実際の試験ではここに出る！全1問

ネットワークスペシャリスト

午後Ⅱ

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