SSLハンドシェイクにおいて基本となるのは、通信処理の最初に実施する『ClientHello（クライアントハロー）』と『ServerHello（サーバハロー）』です。
今回は、このSSLハンドシェイクの挙動をJavaのDebugログで出力して、ClientHelloとServerHelloの動きを確認していこうと思います。
環境情報
- OS:Windows10
- Java:Java1.8.0_281
SSLハンドシェイクの実験プログラム
SSLハンドシェイクを確認するために、Javaの実験プログラムを作成して、実行結果をログ出力してみます。
実験プログラムは、ポータルサイトである「Excite」にアクセスしているのみです。
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;
public class HTTPReq {
public static void main(String[] args){
try {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("out.txt");
PrintStream ps = new PrintStream(fos);
System.setOut(ps);
System.out.print("start: main\r\n");
// １回目コネクション
URL url = new URL("https://www.excite.co.jp/");
HttpURLConnection con = null;
con = (HttpURLConnection) url.openConnection();
con.setRequestMethod("POST");
con.connect();
int statusCode = con.getResponseCode();
System.out.print("statusCode=" + Integer.toString(statusCode) + "\r\n");
} catch (Exception e) {
System.out.print("例外が発生！");
e.printStackTrace();
} finally {
}
System.out.print("end: main\r\n");
}
}
Javaの実行バッチは以下になります。
@echo on set CLASSPATH=. java -Djavax.net.debug=all HTTPReq >> result.txt 2>&1
Javaのデバッグログは、「debug=all」オプションを付けることで出力されます。
-Djavax.net.debug=all
Javaの標準出力は「out.txt」に出力し、デバッグログは「result.txt」に出力しています。
ClientHello
ClientHelloからServerHelloの流れは、SSLハンドシェイクの開始部分となります。
開始部分であっても、Javaのデバッグログには大量の情報が出力されます。
ClientHelloで、クライアントからサーバに対して送信するデータに以下があります。
- SSL/TLSのバージョン
- CipherSuiteのリスト
- セッションID
- ランダム値
- 圧縮アルゴリズム
- TLS拡張情報
実際に出力されるのは以下のような情報となります。
"ClientHello": {
"client version" : "TLSv1.2",
"random" : "XXX",
"session id" : "",
"cipher suites" : "[TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384(0xC02C), ・・・]",
"compression methods" : "00",
"extensions" : [
"server_name (0)": {
type=host_name (0), value=www.excite.co.jp
},
"supported_groups (10)": {
"versions": [secp256r1, ・・・]
},
"ec_point_formats (11)": {
"formats": [uncompressed]
},
"signature_algorithms (13)": {
"signature schemes": [ecdsa_secp256r1_sha256, ・・・]
},
"signature_algorithms_cert (50)": {
"signature schemes": [ecdsa_secp256r1_sha256, ・・・]
},
"extended_master_secret (23)": {
},
"supported_versions (43)": {
"versions": [TLSv1.2, TLSv1.1, TLSv1]
}
]
}
SSL/TLSのバージョンのバージョンは、クライアントで使用できるTLSバージョンをサーバに通知しています。
TLS1、1.1、1.2などがあります。
CipherSuiteのリストは、クライアントで使用できるCipherSuiteをリストとしてサーバに通知しています。
このログ以前にも様々な情報が出力されるのですが、クライアントで使用できるCipherSuiteのリストを算出し、サーバに通知します。
セッションIDはクライアント側で保持しているセッションのIDです。
複数の通信をおこなう場合、クライアントはセッションで保持している情報を使用してSSLハンドシェイクをおこないます。
セッションIDを使用した場合、SSLハンドシェイクの手順をスキップすることができます。
ServerHello
ClientHelloに対するサーバ側のレスポンスがServerHelloになります。
ServerHelloで、サーバからクライアントに対して送信するデータには以下の種類があります。
- 合意したSSL/TLSのバージョン
- ランダム値
- セッションID
- 合意したCipherSuite
- 圧縮アルゴリズム
- TLS拡張情報
"ServerHello": {
"server version" : "TLSv1.2",
"random" : "XXX",
"session id" : "YYY",
"cipher suite" : "TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256(0xC02F)",
"compression methods" : "00",
"extensions" : [
"renegotiation_info (65,281)": {
"renegotiated connection": []
},
"server_name (0)": {
},
"ec_point_formats (11)": {
"formats": [uncompressed, ansiX962_compressed_prime, ansiX962_compressed_char2]
},
"extended_master_secret (23)": {
}
]
}
SSL/TLSのバージョンのバージョンは、クライアント側から提案したTLSのバージョンに対するサーバ側の返却になります。
このバージョンが一致しなければ、SSLハンドシェイクは成立しません。
サーバ側はTLS1.2で要求しているのにサーバ側がTLS1.0のみを許可している、といった場合がそのパターンになります。
合意したCipherSuiteは、クライアント側から提案したCipherSuiteのリストを受信したサーバ側が、そのリストから使用するCipherSuiteを決定します。
最終的に、ServerHelloDoneが出力されれば、ClientHelloからServerHelloの一連の動きは成功となります。
javax.net.ssl|FINE|01|main|2021-04-24 23:11:34.992 JST|ServerHelloDone.java:151|Consuming ServerHelloDone handshake message ( )
