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「C#.NET」SslStreamを使った安全な通信の実現。暗号化通信の基礎

2024年11月23日土曜日

Socket通信

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名前空間 System.Net.Security

SslStream

自己紹介

こんにちは、わたくしはSSL/TLS通信の世界で働く「SslStream」クラスです。皆さまを安全に守る役割を果たしているのです。安心と保護が大切なこの世の中、SSL/TLSによる暗号化通信の仕組みについて、わたしが優しくお教えいたします。

基本機能

SslStreamは、ネットワーク通信においてSSL/TLSプロトコルを活用してデータを暗号化する役割を担います。これにより、サーバーとクライアント間でやり取りされるデータが第三者に漏れる心配がなくなるのです。認証や暗号化の手続きも、わたしにお任せくださいね。

役割と安全な通信の確立

わたしの主な役割は、通信を安全に保つことです。認証プロセスで証明書を確認し、通信が信頼できるものかどうかを見極めます。このため、まず証明書の設定と検証が必要です。セキュリティは安心の第一歩です。

データの暗号化と復号化

送信されるデータはわたしの手で暗号化され、受信時に復号化されます。このプロセスを通じて、情報が改ざんされることなく正確に届けられます。暗号化通信の設定は簡単ですが、その重要性は計り知れません。

SSL/TLSの認証モード

わたしは、さまざまな認証モードを提供します。一方的な認証（サーバーのみ）も、双方向の認証（クライアントとサーバー両方）も可能です。通信の要件に応じて選択してくださいね。

注意すべき点とベストプラクティス

SslStreamを使う際には、証明書の有効性やセキュリティポリシーの遵守に細心の注意を払いましょう。また、使用後はリソースを確実に解放することが、健全なプログラム作りの基本です。

サンプルコード

以下は、SslStreamを用いてクライアントとサーバーが安全な通信を行う例です。

Ｃ＃ 
using System;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Security;
using System.Net.Sockets;
using System.Security.Cryptography.X509Certificates;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

class Server
{
    public async Task StartAsync()
    {
        TcpListener listener = new TcpListener(IPAddress.Any, 13000);
        listener.Start();
        Console.WriteLine("サーバーは待ち受けを開始しました。");

        while (true)
        {
            TcpClient client = await listener.AcceptTcpClientAsync();
            _ = HandleClientAsync(client);
        }
    }

    private async Task HandleClientAsync(TcpClient client)
    {
        using (client)
        using (SslStream sslStream = new SslStream(client.GetStream(), false))
        {
            sslStream.AuthenticateAsServer(new X509Certificate2("server.pfx", "password"), false, false);
            Console.WriteLine("クライアントとのSSL接続が確立しました。");

            using (StreamReader reader = new StreamReader(sslStream, Encoding.UTF8))
            using (StreamWriter writer = new StreamWriter(sslStream, Encoding.UTF8))
            {
                string message = await reader.ReadLineAsync();
                Console.WriteLine($"受信したメッセージ: {message}");

                string response = $"サーバーからの返信: {message}";
                await writer.WriteLineAsync(response);
                await writer.FlushAsync();
            }
        }
    }
}

class Client
{
    public async Task ConnectAndSendAsync()
    {
        using (TcpClient client = new TcpClient())
        {
            await client.ConnectAsync("localhost", 13000);
            Console.WriteLine("サーバーに接続しました。");

            using (SslStream sslStream = new SslStream(client.GetStream(), false, (sender, cert, chain, errors) => true))
            {
                sslStream.AuthenticateAsClient("localhost");

                using (StreamWriter writer = new StreamWriter(sslStream, Encoding.UTF8))
                using (StreamReader reader = new StreamReader(sslStream, Encoding.UTF8))
                {
                    string message = "こんにちは、サーバーさん！";
                    await writer.WriteLineAsync(message);
                    await writer.FlushAsync();
                    Console.WriteLine($"送信したメッセージ: {message}");

                    string response = await reader.ReadLineAsync();
                    Console.WriteLine($"サーバーからの返信: {response}");
                }
            }
        }
    }
}

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        if (args.Length > 0 && args[0] == "server")
        {
            await new Server().StartAsync();
        }
        else
        {
            await new Client().ConnectAndSendAsync();
        }
    }
}

解説

上記のコードでは、SSL/TLS通信を用いてクライアントとサーバーが安全にメッセージをやり取りする仕組みを実装しています。サーバー側は証明書を用いて接続を認証し、クライアントは接続時にこれを検証します。この例では、双方向で「こんにちは」のようなシンプルなメッセージをやり取りしています。ローカルホスト上で動作するため、実際の通信テストが容易に行えます。証明書（`server.pfx`）が必要です。実運用では適切な証明書を準備してください。

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