iOSの証明書関連をイラストで理解する

神山義仁

開発

＃iOS ＃Swift

神山義仁

最終更新日2023/05/09 投稿日2023/05/09

はじめに

こんにちは、iOSアプリ開発グループの神山です。

iOSアプリを開発、公開していく上で、証明書は必ず必要になってくるものになります。

証明書に関する有用な記事はたくさんあるのですが、自分がなかなか理解できずに全体的なイメージを掴めずにいました。

そこで、自分自身は証明書に関する概要をイラスト化することで理解を深めることができたため、今回はイラストを中心にご紹介いたします。

全体像

まずは証明書に関する全体像をイラストにしてみました。イラストはこちらの記事を参考に作成いたしました。

イラストの中に1~10の番号を割り振っており、1から順番に何を行なっているかの詳細を確認していきます。

概要詳細

0 データの暗号化 1 秘密鍵と公開鍵の作成 2 CSR(証明書署名要求)作成 3 証明書作成 4 証明書登録 5 appid登録 6 Device登録 7 プロビジョニングプロファイル登録(Apple Developer Center) 8 プロビジョニングプロファイル登録(ローカル) 9 ビルド設定 10 ビルドとアーカイブ 11 豆知識(Tips)

0.データの暗号化

証明書を知る上での予備知識として 1.秘密鍵・公開鍵の作成の前に、データの暗号化について取り上げたいと思います。もう既に大体は理解できている、とりあえず証明書の流れを知りたい方は1.秘密鍵と公開鍵の作成にお進みください。

データは暗号化せずにそのまま渡そうとすると、悪意のある第三者からデータを盗み見される可能性があります。

これを防ぐために必要なことがデータの暗号化です。

データを暗号化することで、受け取った側は暗号化されたデータを元のデータに戻す復号をしない限りは確認することができません。そのため、第三者から盗み見されたとしても中身が分からないようにすることができます。

では、データを暗号化・復号するために必要なものは何になるのでしょうか。

これが「鍵」になります。

鍵を用いて暗号化する方法は、暗号化と復号に同じ鍵を使う「共通鍵暗号方式」と、別々の鍵を用いる「公開鍵暗号方式」に分けられます。

共通鍵暗号方式

共通鍵暗号方式は暗号化と復号に同じ鍵を用いる暗号方式です。

第三者から盗み見されたとしても、暗号化されたデータのため、元のデータを確認することはできません。

しかし、共通鍵暗号方式には問題点もあります。

それが、データを受け取る側が共通鍵を持っておらず、送る側が共通鍵も渡す場合に、第三者が盗み見した時にその共通鍵を使ってデータを復号できてしまう点です。

このように、共通鍵暗号方式では、共通鍵を安全に伝える方法が必要になります(鍵配送問題)。

解決方法の一つとしてあるのが、公開鍵暗号方式です。

公開鍵暗号方式

公開鍵暗号方式は暗号化と復号に異なる鍵を用いる暗号方式です。

暗号化に使う鍵を「公開鍵」、復号に使う鍵を「秘密鍵」と呼びます。

受け取る側が送る側に対して事前に公開鍵を送っておき、その公開鍵を使ってデータを暗号化します。暗号化されたデータは秘密鍵のみが復号できるようになっています。

公開鍵と暗号化されたデータに関しては第三者から盗み見される可能性がありますが、暗号化されたデータを復号できるのは秘密鍵のみなので、元のデータに復号することができません。

このように、公開鍵暗号方式は共通鍵暗号方式の鍵配送問題を解決することができますが、一方で別の問題が発生します。

それが、公開鍵の信頼性に関する問題です。

公開鍵は作成者などに関する情報を持たないため、受け取る側が公開鍵を渡す際に、もし第三者が自身で作成した公開鍵とすり替えても、送る側が受け取る側からの公開鍵なのか、第三者にすり替えられた公開鍵なのかを判断することができません。

解決方法としてあるのが、後述する「デジタル証明書」の仕組みの利用です。

iOSにおいては、証明書が公開鍵暗号方式、デジタル証明書、デジタル署名といったものを組み合わせて開発者情報の特定、開発者が署名してからアプリが改変されていないことの検証をしています。

ということで、全体像の1から順番に確認していきます。

1.秘密鍵と公開鍵の作成

秘密鍵・公開鍵は 2.CSR(証明書署名要求)作成の際に自動的に作成されるため、開発者が何かをする必要はありません。ここでは、秘密鍵・公開鍵がどこで使用されるのかについて確認してみます。

秘密鍵・公開鍵はコード署名の中で使用されます。コード署名とは、iOSにおいては以下のようなことを可能にするための仕組みです。

iOSがそのアプリの発行元を識別できる
iOSがそのアプリが最後に署名してから改変されていないことを確認できる

具体的に実現したいことは以下の2点になります。

アプリケーションコードが改ざんされていないこと
特定のユーザによって署名されていること

アプリケーションコードが改ざんされていないこと

アプリケーションコードが改ざんされていないかどうかを確認するにはハッシュ関数を使います。

ハッシュ関数とは、与えられたデータを、固定長の不規則な値に変換する関数のことを指します。

ハッシュ関数は特徴として同じ入力なら出力も必ず同じになる、ハッシュ値から元のデータを逆算することはできないなどの特徴を持っています。

アプリケーションコードもハッシュ関数の特徴を用いて、改ざんされていないことを確認することができます。

開発者はアプリケーションコードをiOSに渡す際にアプリケーションコードを特定のハッシュ関数でハッシュ化します。そして、ハッシュ化前の元のアプリケーションコードとハッシュ化後のハッシュ値の両方をiOSに渡します。

受け取る側のiOSはハッシュ化前のコードを、開発者が利用した特定のハッシュ関数と同じハッシュ関数でアプリケーションコードをハッシュ化します。こうして得られたハッシュ値が開発者から送られてきたハッシュ値と一致した場合、ハッシュ化前のコードは改ざんされていないということが分かります。

しかし、これはハッシュ値自体が改ざんされていないことが前提となります。データが改ざんされた後に、ハッシュ値も計算し直されて送られてきた場合、改ざんに気づくことができないためです。逆に、このハッシュ値が改ざんされていないことが保証されていれば、ハッシュ化前のアプリケーションコードが改ざんされていないことも同時に保証できることになります。