TLSとSSHが双方向チャネルをどのように利用するかを説明できますか

TLSの双方向チャネル

TLSは、主に、Webサーバーに接続するWebブラウザーなど、ネットワーク上のクライアントサーバーアプリケーション間の通信を保護するように設計されています。このプロトコルは、双方向のデータ送信をサポートする安全で暗号化されたチャネルを確立します。

-TLS接続が開始されると、クライアントはTLS対応サーバーに接続し、サポートされている暗号化アルゴリズム、TLSバージョン、およびその他の通信オプションを含む「クライアントハロー」メッセージを送信します。
- サーバーは、互換性のある暗号化メソッドを選択する「サーバーハロー」メッセージで応答し、信頼できる証明書当局(CA)が発行するサーバーの公開キーを含むデジタル証明書を送信します。
- クライアントは、このデジタル証明書の信頼性を検証して、サーバーが正当であることを確認します。
- その後、両当事者は握手を行い、共有秘密セッションキーを確立します。これは一般に、RSAやDiffie-Hellmanバリアント(はかないDH、楕円曲線DHなど)などの非対称暗号化アルゴリズムを使用して行われます。握手は、両当事者がそのコミュニケーションセッションのユニークなセッションキーに同意することを保証します。
- セッションキーが確立されると、TLSはセッションの残りの部分に対称暗号化アルゴリズムを使用し、データの高速で安全な暗号化と復号化を可能にします。
- TLSによって形成される双方向チャネルにより、暗号化されたデータがクライアントからサーバー、サーバーからクライアントの両方で安全に流れることができます。
-TLSは、メッセージ認証コード(MACS)を使用してデータの整合性を保証し、送信中にデータを改ざんすることが検出されます。
- この双方向チャネルは、インタラクティブなWebブラウジング、安全なフォームの提出、および両当事者が暗号化されたデータを同時に送信および受信することを要求するその他のアプリケーションを可能にします。

要約すると、TLSは、クライアントとサーバーの間に双方向の暗号化されたチャネルを作成します。ここでは、両方が機密性、整合性、認証を維持しながらデータを同時に送信および受信できます。データ交換前の握手プロセスは、安全な共有キーを確立し、IDを検証するために不可欠です。

SSHの双方向チャネル

SSHは、主に無担保ネットワーク上で安全なリモートログインと管理機能を提供するために設計されたプロトコルですが、柔軟な双方向チャネルサポートにより、シェルアクセスだけでなく、さまざまな安全なネットワークサービスもサポートしています。

-SSHは、クライアントサーバーモデルで動作し、クライアントが接続を開始し、パスワード、パブリック/プライベートキー、またはその他の認証メカニズムを使用してサーバーに認証します。
- 認証されると、SSHは、同時双方向データフローをサポートする安全な暗号化された通信チャネルを確立します。
- 内部的には、SSHマルチプレックス単一のSSH接続にわたって複数の論理チャネルをマルチプレックスします。これらのチャネルは、インタラクティブな端末セッション、ファイル転送(SCP/SFTP)、およびネットワークポート転送(トンネル)を同時に運ぶことができます。
- SSHの双方向性は、データがクライアントからサーバー、サーバー、クライアント、クライアント、クライアント、およびクライアントに同時に両方向に自由に流れることができることを意味します。これは、クライアントからコマンドが送信され、サーバーから出力が返されるリモートコマンド実行などのリアルタイムインタラクティブセッションにとって重要です。
-SSHは、地元のポートをリモートサービスに転送したり、その逆に転送するなど、他のネットワークトラフィックをリダイレクトする安全なトンネリングもサポートしています。このトンネリング機能は、暗号化されたSSH接続内の両端間のトラフィックをカプセル化することにより、双方向チャネルを活用します。
- たとえば、ローカルポート転送により、クライアントはSSH接続を介してリモートサーバーポートに転送されるローカルポートに接続できます。また、リモートポート転送により、サーバーはクライアントネットワーク上のポートを公開できます。両方のタイプの転送は双方向であり、SSHトンネルの両端にデータが安全に流れるようになります。
- 単一のSSH接続上の複数のチャネルの多重化により、柔軟性が向上し、1つの暗号化されたトンネル内の同時ファイル転送、端末セッション、およびポート転送が可能になります。

TLSとSSHの双方向性の共有機能と違い

TLSとSSHの両方が、安全な双方向通信を可能にする双方向チャネルを形成しますが、その目的と構造は異なります。

-TLSは通常、単一のアプリケーションレイヤー接続、たとえばHTTPS Webトラフィックを確保します。クライアントとサーバーは、1つのチャネルで前後に交換されます。
-SSHは、1つの接続内で複数の多重化されたチャネルをサポートする安全な輸送層を作成し、リモートログイン、ファイル転送、トンネリングなどのより広範なユースケースを満たします。
-TLSハンドシェイクは、サーバーのID(およびオプションでクライアントID)の確認、暗号化パラメーターに同意し、セッションキーを生成し、アプリケーションデータの安全な機密性と整合性を強調することに焦点を当てています。
-SSHハンドシェイクには、クライアント認証も含まれ、安全なチャネルを確立しますが、チャネルの多重化とインタラクティブセッションをサポートすることでさらに進みます。
- 両方のプロトコルは、非対称キー交換メカニズムを使用して対称暗号化の共有セッションキーを確立しますが、SSHはより多様な認証方法(パスワード、パブリックキー、証明書)を可能にします。
- 両方とも、さまざまなネットワーク条件下で信頼できるコミュニケーションを確保するための双方向のフロー制御、エラー処理、および整合性チェックの両方をサポートします。

TLSの双方向チャネルの技術操作

-TLSチャネルは、信頼できる輸送層(通常はTCP)で動作します。
- ハンドシェイクが暗号化パラメーターとセッションキーを確立した後、AESやChacha20などの対称暗号化はすべての送信されたメッセージを暗号化します。
- 双方向通信は、クライアントが発信データを暗号化し、サーバーが着信データを復号化することによって達成され、その逆も同様です。
- 各TLSレコード(データ交換の単位)は整合性保護および暗号化されており、両方向に機密性を維持します。
- プロトコルは、各レコードのシーケンス番号とMacを使用して、リプレイと改ざんを防ぎます。
- 基礎となるTCP接続により、フロー制御が可能になり、メッセージを紛失せずに同時に送信して受信できます。
-TLS 1.3の効率性とセキュリティの改善と、握手のラウンド旅行と必須のフォワード秘密のキー交換により、安全な双方向チャネルの確立が強化されました。

SSHの双方向チャネルの技術操作

-SSHは、1つの暗号化されたTCP接続を介して多重化された複数の論理チャネルに安全な接続を分解します。
- 各チャネルには、SSHプロトコルによって管理される独立した識別子とフロー制御ウィンドウがあります。
-SSHは、輸送層プロトコルを使用して、diffie-hellmanなどのキーエクスチェンジアルゴリズムを含むSSHハンドシェイクを介して暗号化されたトンネルを確立します。
-SSH接続プロトコルはこのトンネルを介して実行され、チャネルの開閉、および閉鎖を管理します。
- 各チャネルで双方向データ転送が個別に発生し、コマンド、ファイルデータ、または転送されたポートの全二重通信をサポートします。
-SSHは、ユーザーのニーズに基づいて同じ接続内でチャネルを動的に作成および閉じ、インタラクティブなシェルセッション、SCP、SFTP、およびポート転送が共存できるようにします。
- パケットシーケンスと承認は、必要に応じて再送信を伴う信頼できるコミュニケーションを確保します。
-SSHの多重化されたチャネルと双方向フロー制御は、単純なデータ転送を超えて、幅広い安全な操作のための柔軟で強力なメカニズムを提供します。

###双方向チャネルの役割の概要

- TLSでは、双方向チャネルは、アプリケーションレベルのデータ交換(Webコンテンツ、電子メールなど)を保護します。これは、開始時の機密性、整合性、およびID検証を確保し、その後のすべての双方向データをアプリケーションに透過的に暗号化します。
- SSHでは、双方向チャネルは、リモートアクセスと安全なネットワークサービスを促進するための基本であり、さまざまな用途に複数の同時ストリームを許可します。
- 両方のプロトコルの双方向性は、どちらの側も、クライアントとサーバーの両方を積極的かつ安全に双方向通信に送信または受信することに限定されないことを意味します。

この双方向セキュアチャネル機能は、HTTPS(TLS)を介した最新の安全なインターネットサービスの安全なWebブラウジング、SSHを介した安全なシステム管理、および汎用性の高い安全なネットワークトンネルをすべて、高度で信頼できる信頼できるコミュニケーションのためにこれらの堅牢な双方向暗号化されたチャネルに依存しています。

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