特集 次世代XML Webサービスを試す Part 2 ５．SOAPメッセージの秘匿性 インフォテリア株式会社 吉松 史彰 2003/01/29

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SOAPメッセージの秘匿性

　WS-Securityが取り扱うもう1つのセキュリティ領域に、「メッセージの秘匿性」がある。メッセージの秘匿性とは、端的にはメッセージが転送の途中でのぞき見されないことを保証することだ。そのために有効な手段として暗号化がある。WS-Security仕様には、W3Cから発表されているXML暗号化仕様を利用して、SOAPメッセージを暗号化する手順が示されている。

　WSEでは、X.509v3証明書を使った非対称鍵による暗号化と、System.Security.Cryptography.SymmetricAlgorithmクラスから派生した対称鍵による暗号化をサポートしている。また、ユーザー定義のアルゴリズムを利用することも可能だ。ここでは、証明書を使って証明書に含まれる公開鍵で暗号化したデータを送信する手順と、3DES（Triple-DES）を使った暗号化方法を解説する。

■証明書を利用した暗号化
　証明書を利用する手順やコードは、ほとんど前述のデジタル署名の手順やコードと同じだ。まずサーバ側が、暗号化／復号化に利用する正しい証明書を用意する。サーバ側は、この証明書に対応する秘密鍵も持っていなければならない。この証明書は、ほとんどの場合Windowsの証明書ストアにインストールしておくことになる。通常、サーバで利用する証明書は、（ユーザーではなく）コンピュータの証明書ストアに配置されていなければならない。ASP.NETのXML Webサービスは、デフォルトではコンピュータの証明書ストアにはアクセスできないので、WSEのドキュメントの「Managing Applications Created with the Web Services Enhancements」の項をよく読んで、正しい設定をしておく必要がある。

　サーバ側は、証明書ストアに正しい証明書をインストールしたら、それをエクスポートしてクライアントに渡さなければならない。WindowsのMMCコンソールで証明書を扱っている場合は、インストールされている証明書を選択して「エクスポート」すればよい。このエクスポートした証明書は、クライアントに渡されるので、秘密鍵を含んではいけない。後々、コードで扱いやすくすることも考慮して、デフォルトで選択されている.cerファイルとしてエクスポートすればいいだろう。

　最後にもう1つサーバ側でしなければならないことがある。XML Webサービスが使っているWeb.configファイルに次のようなエントリを追加する作業だ。<microsoft.web.services>要素と<configSections>要素は、前回のPart 1でも解説したとおり<configuration>要素の直下に配置する。これによって、WSEが証明書を扱うときに「ローカル・コンピュータのストアから証明書を探して、信頼の検証を行う」という設定ができる。

<configSections>   <section name="microsoft.web.services" type="Microsoft.Web.Services.Configuration.WebServicesConfiguration, Microsoft.Web.Services, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=31bf3856ad364e35" /> </configSections> <microsoft.web.services>   <security>     <x509 storeLocation="LocalMachine"         verifyTrust="true" allowTestRoot="false" />   </security> </microsoft.wev.services>

ローカル・コンピュータのストアから証明書を探して、信頼の検証を行うために必要なWeb.configファイルの<microsoft.web.services>要素

　サーバ側では、前述のデジタル署名と同様に、[WebMethod]の中で暗号の解除などを行う必要はまったくない。暗号の処理はすべてWSEが行ってくれるので、[WebMethod]では本来の処理だけを記述すればよい。

　クライアント側では、やはりデジタル署名のときのようにいくらかのコードを書く必要がある。といっても、証明書を取り出してSOAPコンテキストに追加するだけなので、それほど難しいコードではない。次のようなコードで、ファイルから証明書の内容を取得し、その中に含まれる公開鍵でSOAPのBody以下を暗号化して送信できる。ここで指定しているファイルは、上記の手順でサーバ側からエクスポートされた証明書のファイルである。

localhost.Service1 svc = new localhost.Service1(); Microsoft.Web.Services.SoapContext ctx = svc.RequestSoapContext; Microsoft.Web.Services.Security.X509.X509Certificate cert =     Microsoft.Web.Services.Security.X509.X509Certificate.     CreateCertFromFile(@C:\Temp\ServerCert.cer"); Microsoft.Web.Services.Security.X509SecurityToken x509 =   new Microsoft.Web.Services.Security.X509SecurityToken(cert); Microsoft.Web.Services.Security.EncryptedData enc =   new Microsoft.Web.Services.Security.EncryptedData(x509); ctx.Security.Elements.Add(enc); string ret = svc.GetData();

Webサービス・クライアントで、証明書ファイルに含まれる公開鍵によりSOAPメッセージを暗号化して送信するためのコード例

（は、実際のコードでは改行しないで次行に続いていることを示しています）

　下から5行目を除いて、証明書をセキュリティ・トークンに使うときのコードと同じコードになっている。下から5行目では、X509SecurityTokenから暗号化データを作成して、最後の行でそれをSOAPメッセージに含める操作をしている。このコードで送信されるSOAPメッセージは次のようになる。これまた目が回りそうな内容だが、これを手で書いたり、目で見たりして理解する必要はない。

上記のコードで送信される、証明書を利用して暗号化されたSOAPメッセージ例（IEで表示）

　このメッセージを受け取ったサーバ側では、Bodyの暗号を解くためにHeader/Security/EncryptedKey/KeyInfo要素を参照して、これがX.509v3証明書による暗号であることを認識し、証明書ストアにアクセスしてIDが一致する証明書を入手して、暗号の解読を行う。なお、この場合に利用する証明書には、証明書のキー使用法として「Key Encipherment」が含まれていなければならない。含まれていない場合、クライアント側でSOAPメッセージを暗号化しようとしたときに例外が発生する。

■対称鍵を利用した暗号
　対称鍵を利用する場合の注意点は、鍵情報をあらかじめクライアントとサーバの間で交換しておかなくてはならないということだ。例えば、サービス提供の契約を交わすときに、鍵を交換してもいいだろう。あるいは非対称鍵暗号方式を使って、対象鍵をまず暗号化して電子的に交換し、次からはその鍵を利用する方法も考えられる。

　.NET Frameworkには、最初から3DESでデータの暗号化を行うクラスが用意されている。このクラスは、WSEからでも利用できる。クライアント側では、次のようなコードにより3DESでSOAPメッセージのBodyを暗号化して送信できる。珍妙なバイト列を扱っているところに注意してほしい。この情報が、クライアントとサーバの間で共有されていなければならないのだ。もちろん下記のコードはあくまでも例であり、この例のようなキーでは安全性が低いのはいうまでもない。

localhost.Service1 svc = new localhost.Service1(); Microsoft.Web.Services.SoapContext ctx = svc.RequestSoapContext; System.Security.Cryptography.SymmetricAlgorithm sma = new   System.Security.Cryptography.TripleDESCryptoServiceProvider(); byte[] bkey = new byte[]   {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15}; sma.Key = bkey; sma.IV = new byte[]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}; Microsoft.Web.Services.Security.EncryptionKey key = new   Microsoft.Web.Services.Security.SymmetricEncryptionKey(sma, bkey); Microsoft.Web.Services.Security.EncryptedData enc   = new Microsoft.Web.Services.Security.EncryptedData(key); ctx.Security.Elements.Add(enc); string ret = svc.GetData();

Webサービス・クライアントで、3DESによりSOAPメッセージを暗号化して送信するためのコード例

　このコードで送信されるSOAPメッセージは次のようになる。またまた目が回りそうな内容だが、やはりこれを手で書いたり、目で見たりして理解する必要はない。

上記のコードで送信される、3DESにより暗号化されたSOAPメッセージ例（IEで表示）

　このメッセージを受け取ったサーバ側では、Bodyの暗号を解くためにMicrosoft.Web.Services.Security.IDecryptionKeyProviderインターフェイスの実装をロードし、そのGetDecryptionKeyメソッドを呼び出して解読用の鍵を入手する。IDecryptionKeyProviderインターフェイスの実装は開発者が用意しなければならない。このインターフェイスには、GetDecryptionKeyメソッドが1つだけ定義されている。例えば次のような実装で、上記のコードで暗号化されたSOAPメッセージを復号できる。上記のコードで利用したのと同じ内容のSystem.Security.Cryptography.TripleDESCryptoServiceProviderクラスのインスタンスを作成して、それを基にMicrosoft.Web.Services.Security.SymmetricDecryptionKeyクラスのインスタンスを返しているだけだ。

public Microsoft.Web.Services.Security.DecryptionKey     GetDecryptionKey(string algorithmUri,       System.Security.Cryptography.Xml.KeyInfo keyInfo) {   System.Security.Cryptography.SymmetricAlgorithm sma = new     System.Security.Cryptography.TripleDESCryptoServiceProvider();   byte[] bkey = new byte[]     {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15};   sma.Key = bkey;   sma.IV = new byte[]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};   return new Microsoft.Web.Services.Security.SymmetricDecryptionKey               (sma, bkey); }

SOAPメッセージを復号するための鍵を返すGetDecryptionKeyメソッドの実装例

　このメソッドを実装したIDecryptionKeyProviderインターフェイスの実装クラスは、Web.configファイルに設定しなければならない。設定方法はPasswordProviderクラスと同じ要領だ。これによってWSEがこのクラスを探せるようになる。

<configSections>   <section name="microsoft.web.services" type="Microsoft.Web.Services.Configuration.WebServicesConfiguration, Microsoft.Web.Services, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=31bf3856ad364e35" /> </configSections> <microsoft.web.services>   <security>     <decryptionKeyProvider type="WSE1.DecryptionProvider1, WSE1" />   </security> </microsoft.web.services>

IDecryptionKeyProviderインターフェイスを実装したクラスを指定するためのWeb.configの記述例

　これまで同様、[WebMethod]の中で暗号化や復号について心配する必要はない。WSEが面倒を見てくれる。

今回のまとめ

　今回は、WSEが持つWS-Security仕様の実装を一通り網羅して解説した。WS-SecurityはOASISで標準化作業が始まったばかりだし、WSEも初期リリースで足りない機能も多いが、それでもだいぶ以前からの懸案だったXML Webサービスのセキュリティについて、Microsoftやほかの有力ベンダがどの方向に進もうとしているのかを、開発者の視点で確認できるだろう。

　次回はWSEのそのほかの機能である、添付ファイルの処理とルーティングを取り上げる。

INDEX
	特集　次世代XML Webサービスを試す Part 2
	WS-Security詳細解説
	1．WS-SecurityとWeb Services Enhancements
	2．セキュリティ・トークンと認証
	3．セキュリティ・トークンとしてのX.509v3証明書
	4．SOAPメッセージの完全性
	5．SOAPメッセージの秘匿性

　

「特集：次世代XML Webサービスを試す」

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