CRYPTRECの推奨暗号リストを使用してApacheの暗号スイートを指定する

はじめに

現在様々な分野で使用されている暗号について、その暗号方式問題なく使用できるものかどうかを知りたい。そのような時に、CRYPTRECの暗号リストを知った。これを利用することで、暗号方式が推奨されているものかを確認することができる。

CRYPTRECとは
https://www.cryptrec.go.jp/about.html
CRYPTREC暗号リスト (電子政府推奨暗号リスト)
https://www.cryptrec.go.jp/list.html

今回は、Webサーバ(Apache) にてHTTPS通信の暗号化時の暗号スイートをCRYPTREC暗号リストに準拠できるように設定してみる。

環境

Apache 2.4.58
Tomcat 9.0.85
openssl 1.0.2k-fips
Docker Desktop 4.28.0 (139021)
Docker version 25.0.3

準備

例によって、Dockerでの検証を行う。
今回は、Apache+TomcatをAJPで連携している構成でHTTP/2プロトコルを使えるようにするで使用したリポジトリをいじって設定を行う。

リポジトリ
https://github.com/katsuobushiFPGA/apache-tomcat-docker

設定にあたり確認する資料

TLS暗号設定ガイドライン　安全なウェブサイトのために（暗号設定対策編）
https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/ssl_crypt_config.html
TLS 暗号設定暗号スイートの設定例
https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/gmcbt80000005ufv-att/tls_cipher_suite_config_20200707.pdf
SSL Configuration Generator
https://ssl-config.mozilla.org/

暗号スイートとは？

暗号スイートとは、TLSで使用する暗号アルゴリズムのセットである。 HTTPS通信において、TCPの3wayハンドシェイク(SYN-SYN+ACK-ACK)後に行われる、TLSハンドシェイクの際に暗号スイートが決定される。
ここでクライアントとサーバ側で暗号方式を決めて、その方式に従って通信の内容を暗号化するというもの。

TLS | SSLハンドシェイクのプロセスは？
https://www.cloudflare.com/ja-jp/learning/ssl/what-happens-in-a-tls-handshake/
Cipher suite (暗号スイート)
https://developer.mozilla.org/ja/docs/Glossary/Cipher_suite
暗号化スイートを調べてみた
https://qiita.com/miyuki_samitani/items/f3c1572f426176bce3dd

Apacheで使用できる暗号スイートは？

バージョン調査

今回使用するDockerのコンテナを立ち上げ、下記コマンドで調査を行った。

bash-4.2# cat /etc/os-release 
NAME="Amazon Linux"
VERSION="2"
ID="amzn"
ID_LIKE="centos rhel fedora"
VERSION_ID="2"
PRETTY_NAME="Amazon Linux 2"
ANSI_COLOR="0;33"
CPE_NAME="cpe:2.3:o:amazon:amazon_linux:2"
HOME_URL="https://amazonlinux.com/"
SUPPORT_END="2025-06-30"

OpenSSLバージョン確認

bash-4.2# openssl version
OpenSSL 1.0.2k-fips  26 Jan 2017

※古いので、TLS1.3には対応していない。

Apacheバージョン確認

bash-4.2# httpd -v
Server version: Apache/2.4.58 ()
Server built:   Oct 26 2023 20:09:34

OpenSSLで使用できる暗号スイートの確認

bash-4.2# openssl ciphers -v
ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
ECDHE-RSA-AES256-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=AES(256)  Mac=SHA384
ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=AES(256)  Mac=SHA384
ECDHE-RSA-AES256-SHA    SSLv3 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=AES(256)  Mac=SHA1
ECDHE-ECDSA-AES256-SHA  SSLv3 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=AES(256)  Mac=SHA1
DH-DSS-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
DHE-DSS-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=DH       Au=DSS  Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
DH-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=DH       Au=RSA  Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
DHE-RSA-AES256-SHA256   TLSv1.2 Kx=DH       Au=RSA  Enc=AES(256)  Mac=SHA256
DHE-DSS-AES256-SHA256   TLSv1.2 Kx=DH       Au=DSS  Enc=AES(256)  Mac=SHA256
DH-RSA-AES256-SHA256    TLSv1.2 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=AES(256)  Mac=SHA256
DH-DSS-AES256-SHA256    TLSv1.2 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=AES(256)  Mac=SHA256
DHE-RSA-AES256-SHA      SSLv3 Kx=DH       Au=RSA  Enc=AES(256)  Mac=SHA1
DHE-DSS-AES256-SHA      SSLv3 Kx=DH       Au=DSS  Enc=AES(256)  Mac=SHA1
DH-RSA-AES256-SHA       SSLv3 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=AES(256)  Mac=SHA1
DH-DSS-AES256-SHA       SSLv3 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=AES(256)  Mac=SHA1
DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA SSLv3 Kx=DH       Au=RSA  Enc=Camellia(256) Mac=SHA1
DHE-DSS-CAMELLIA256-SHA SSLv3 Kx=DH       Au=DSS  Enc=Camellia(256) Mac=SHA1
DH-RSA-CAMELLIA256-SHA  SSLv3 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=Camellia(256) Mac=SHA1
DH-DSS-CAMELLIA256-SHA  SSLv3 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=Camellia(256) Mac=SHA1
ECDH-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
ECDH-ECDSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
ECDH-RSA-AES256-SHA384  TLSv1.2 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=AES(256)  Mac=SHA384
ECDH-ECDSA-AES256-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=AES(256)  Mac=SHA384
ECDH-RSA-AES256-SHA     SSLv3 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=AES(256)  Mac=SHA1
ECDH-ECDSA-AES256-SHA   SSLv3 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=AES(256)  Mac=SHA1
AES256-GCM-SHA384       TLSv1.2 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=AESGCM(256) Mac=AEAD
AES256-SHA256           TLSv1.2 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=AES(256)  Mac=SHA256
AES256-SHA              SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=AES(256)  Mac=SHA1
CAMELLIA256-SHA         SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=Camellia(256) Mac=SHA1
PSK-AES256-CBC-SHA      SSLv3 Kx=PSK      Au=PSK  Enc=AES(256)  Mac=SHA1
ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
ECDHE-RSA-AES128-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=AES(128)  Mac=SHA256
ECDHE-ECDSA-AES128-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=AES(128)  Mac=SHA256
ECDHE-RSA-AES128-SHA    SSLv3 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=AES(128)  Mac=SHA1
ECDHE-ECDSA-AES128-SHA  SSLv3 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=AES(128)  Mac=SHA1
DH-DSS-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
DHE-DSS-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=DH       Au=DSS  Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
DH-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=DH       Au=RSA  Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
DHE-RSA-AES128-SHA256   TLSv1.2 Kx=DH       Au=RSA  Enc=AES(128)  Mac=SHA256
DHE-DSS-AES128-SHA256   TLSv1.2 Kx=DH       Au=DSS  Enc=AES(128)  Mac=SHA256
DH-RSA-AES128-SHA256    TLSv1.2 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=AES(128)  Mac=SHA256
DH-DSS-AES128-SHA256    TLSv1.2 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=AES(128)  Mac=SHA256
DHE-RSA-AES128-SHA      SSLv3 Kx=DH       Au=RSA  Enc=AES(128)  Mac=SHA1
DHE-DSS-AES128-SHA      SSLv3 Kx=DH       Au=DSS  Enc=AES(128)  Mac=SHA1
DH-RSA-AES128-SHA       SSLv3 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=AES(128)  Mac=SHA1
DH-DSS-AES128-SHA       SSLv3 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=AES(128)  Mac=SHA1
DHE-RSA-SEED-SHA        SSLv3 Kx=DH       Au=RSA  Enc=SEED(128) Mac=SHA1
DHE-DSS-SEED-SHA        SSLv3 Kx=DH       Au=DSS  Enc=SEED(128) Mac=SHA1
DH-RSA-SEED-SHA         SSLv3 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=SEED(128) Mac=SHA1
DH-DSS-SEED-SHA         SSLv3 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=SEED(128) Mac=SHA1
DHE-RSA-CAMELLIA128-SHA SSLv3 Kx=DH       Au=RSA  Enc=Camellia(128) Mac=SHA1
DHE-DSS-CAMELLIA128-SHA SSLv3 Kx=DH       Au=DSS  Enc=Camellia(128) Mac=SHA1
DH-RSA-CAMELLIA128-SHA  SSLv3 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=Camellia(128) Mac=SHA1
DH-DSS-CAMELLIA128-SHA  SSLv3 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=Camellia(128) Mac=SHA1
ECDH-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
ECDH-ECDSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
ECDH-RSA-AES128-SHA256  TLSv1.2 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=AES(128)  Mac=SHA256
ECDH-ECDSA-AES128-SHA256 TLSv1.2 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=AES(128)  Mac=SHA256
ECDH-RSA-AES128-SHA     SSLv3 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=AES(128)  Mac=SHA1
ECDH-ECDSA-AES128-SHA   SSLv3 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=AES(128)  Mac=SHA1
AES128-GCM-SHA256       TLSv1.2 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=AESGCM(128) Mac=AEAD
AES128-SHA256           TLSv1.2 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=AES(128)  Mac=SHA256
AES128-SHA              SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=AES(128)  Mac=SHA1
SEED-SHA                SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=SEED(128) Mac=SHA1
CAMELLIA128-SHA         SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=Camellia(128) Mac=SHA1
PSK-AES128-CBC-SHA      SSLv3 Kx=PSK      Au=PSK  Enc=AES(128)  Mac=SHA1
ECDHE-RSA-DES-CBC3-SHA  SSLv3 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=3DES(168) Mac=SHA1
ECDHE-ECDSA-DES-CBC3-SHA SSLv3 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=3DES(168) Mac=SHA1
EDH-RSA-DES-CBC3-SHA    SSLv3 Kx=DH       Au=RSA  Enc=3DES(168) Mac=SHA1
EDH-DSS-DES-CBC3-SHA    SSLv3 Kx=DH       Au=DSS  Enc=3DES(168) Mac=SHA1
DH-RSA-DES-CBC3-SHA     SSLv3 Kx=DH/RSA   Au=DH   Enc=3DES(168) Mac=SHA1
DH-DSS-DES-CBC3-SHA     SSLv3 Kx=DH/DSS   Au=DH   Enc=3DES(168) Mac=SHA1
ECDH-RSA-DES-CBC3-SHA   SSLv3 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=3DES(168) Mac=SHA1
ECDH-ECDSA-DES-CBC3-SHA SSLv3 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=3DES(168) Mac=SHA1
DES-CBC3-SHA            SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=3DES(168) Mac=SHA1
IDEA-CBC-SHA            SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=IDEA(128) Mac=SHA1
PSK-3DES-EDE-CBC-SHA    SSLv3 Kx=PSK      Au=PSK  Enc=3DES(168) Mac=SHA1
KRB5-IDEA-CBC-SHA       SSLv3 Kx=KRB5     Au=KRB5 Enc=IDEA(128) Mac=SHA1
KRB5-DES-CBC3-SHA       SSLv3 Kx=KRB5     Au=KRB5 Enc=3DES(168) Mac=SHA1
KRB5-IDEA-CBC-MD5       SSLv3 Kx=KRB5     Au=KRB5 Enc=IDEA(128) Mac=MD5 
KRB5-DES-CBC3-MD5       SSLv3 Kx=KRB5     Au=KRB5 Enc=3DES(168) Mac=MD5 
ECDHE-RSA-RC4-SHA       SSLv3 Kx=ECDH     Au=RSA  Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
ECDHE-ECDSA-RC4-SHA     SSLv3 Kx=ECDH     Au=ECDSA Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
ECDH-RSA-RC4-SHA        SSLv3 Kx=ECDH/RSA Au=ECDH Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
ECDH-ECDSA-RC4-SHA      SSLv3 Kx=ECDH/ECDSA Au=ECDH Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
RC4-SHA                 SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
RC4-MD5                 SSLv3 Kx=RSA      Au=RSA  Enc=RC4(128)  Mac=MD5 
PSK-RC4-SHA             SSLv3 Kx=PSK      Au=PSK  Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
KRB5-RC4-SHA            SSLv3 Kx=KRB5     Au=KRB5 Enc=RC4(128)  Mac=SHA1
KRB5-RC4-MD5            SSLv3 Kx=KRB5     Au=KRB5 Enc=RC4(128)  Mac=MD5 

上記は、SSL/TLSプロトコルで使用される様々な暗号スイートのリストとなっている。各行は1つの暗号スイートを表しており、以下の項目で構成されています。

暗号スイート名
使用するプロトコルのバージョン (TLSv1.2、SSLv3など)
鍵交換 (Kx) アルゴリズム
認証 (Au) アルゴリズム
暗号化 (Enc) アルゴリズムと強度
メッセージ認証 (Mac) アルゴリズム

例えば、最初の行のECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 Kx=ECDH Au=RSA Enc=AESGCM(256) Mac=AEADは、TLSv1.2で使用される暗号スイートで、楕円曲線DiffieHellmanと RSA鍵交換、AES-256ビット暗号化、GCM認証を使用することを示している。

TLSv1.2以上が現在は推奨されているので、以前のプロトコルで使用されている暗号スイートは使用しないこととする。

CRYPTRECで利用できる暗号スイートは？

では、上記調査した上で利用できる暗号スイートについて確認してみる。

CRYPTREC暗号の仕様書
https://www.cryptrec.go.jp/method.html

では先ほど見たOpenSSLの暗号スイートのリストから上から見ていく。

暗号スイート名

これは名前なのでスルー

使用するプロトコルのバージョン (TLSv1.2、SSLv3など)

これは、TLS1.2のものを選ぶ。

鍵交換 (Kx) アルゴリズム

鍵交換アルゴリズムは、DH, ECDHが推奨されている。

認証 (Au) アルゴリズム
暗号化 (Enc) アルゴリズムと強度

公開鍵暗号、共通鍵暗号の中から選ぶ。

メッセージ認証 (Mac) アルゴリズム

ハッシュ関数、メッセージ認証コードの中から選んでいく。

上記まとめると以下が使用できる。

ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 
ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2
ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2
ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2
AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2
AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2

これらは全てTLSv1.2を使用し、認証にRSAまたはECDSA、暗号化にAES-GCMを採用した比較的新しく、強力な暗号スイートとなっている。
CRYPTRECでは古いSSLv3や弱い暗号化アルゴリズムは推奨されていないため、このリストからは除外されている。

Apacheに設定する

上記で確認した上で、SSL Configuration Generator サイトで自動生成してもらう。
今回は、Apache 2.4.58, OpenSSL 1.0.2k-fips を設定して生成する。

https://ssl-config.mozilla.org/#server=apache&version=2.4.58&config=intermediate&openssl=1.0.2k-fips&guideline=5.7

# intermediate configuration
SSLProtocol             all -SSLv3 -TLSv1 -TLSv1.1
SSLCipherSuite          ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-CHACHA20-POLY1305

上記を設定して再起動する。

確認する

Chromeで https://localhost/sample にアクセスをし、F12キーで開発者ツールを開く。
Securityタブを確認して、通信のアルゴリズムを確認する。

公開サーバでのチェック

公開サーバでの設定を変更したら下記でSSLの診断を行っておこう。

SSL Labs
https://www.ssllabs.com/ssltest/index.html

参考

CRYPTREC暗号の仕様書
https://www.cryptrec.go.jp/method.html
Cipher suite (暗号スイート)
https://developer.mozilla.org/ja/docs/Glossary/Cipher_suite
暗号化スイートを調べてみた
https://qiita.com/miyuki_samitani/items/f3c1572f426176bce3dd
TLS | SSLハンドシェイクのプロセスは？
https://www.cloudflare.com/ja-jp/learning/ssl/what-happens-in-a-tls-handshake/
TLS暗号設定ガイドライン　安全なウェブサイトのために（暗号設定対策編）
https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/ssl_crypt_config.html
TLS 暗号設定暗号スイートの設定例
https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/gmcbt80000005ufv-att/tls_cipher_suite_config_20200707.pdf
SSL Configuration Generator
https://ssl-config.mozilla.org/
SSL Labs
https://www.ssllabs.com/ssltest/index.html
OpenSSLでの暗号スイートと指定方法を確認する（＋Apache、nginxでのIPAガイド設定例含む））
https://kazuhira-r.hatenablog.com/entry/2021/08/31/000416
78.9. Apache HTTP サーバーで対応している暗号の設定
https://access.redhat.com/documentation/ja-jp/red_hat_enterprise_linux/8/html/configuring_and_managing_identity_management/setting-the-supported-ciphers-on-an-apache-http-server_restricting-an-application-to-trust-a-subset-of-certs

おわりに

Apacheで暗号スイートの設定をしてみた。
今回は触り程度の理解の記事になったが、もう少し踏み込んでwiresharkでの確認や使用している暗号アルゴリズムがどのような方式なのかを調査してみても面白そう。

また、パケットキャプチャ系に関してはZennで公開されている素晴らしい本があるので今度はこれを読んでみたい。

パケットキャプチャで理解する TLS1.3
https://zenn.dev/arailly/books/41061020f0cfaa