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PHPで
TLSのプロトコルを実装してみる
@PHPerKaigi 2026
ひがき
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本セッションの目指すところ
TLSに対して
「な〜んか知らんけど、裏側でええ感じに暗号化してくれるやつ」
「むずそう、、、」
「仕組みはわからんけど、使えてるしええか」
↓
「TLSおもろいじゃん！」
「意外と難しくないじゃん」
「うごくものは作れそうやな、俺 /私もやるか」
の気持ちになってもらう
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話すこと
①TLSの説明
②最初の一歩（Parse）
③Secretから共通鍵導出（むずそうに見えるけど、やってい
ることはシンプル）
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話すこと
①TLSの説明
②最初の一歩（Parse）
③Secretから共通鍵導出（むずそうに見えるけど、やってい
ることはシンプル）
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TLSとは
SSL/TLS はセッション層に位置するセキュアプロトコルで、通信の
暗号化、データ完全性の確保、サーバ（場合によりクライアント）の
認証を行うことができる。
● 通信の暗号化
● データ完全性の確保
● サーバ（場合によりクライアント）の認証
引用：IPA TLS 暗号設定 ガイドライン
[https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/gmcbt80000005ufv-att/ipa-cryptrec-gl-3001-3.1.1.pdf]
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TLSの仕組み
参考：IPA TLS 暗号設定 ガイドライン
[https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/gmcbt80000005ufv-att/ipa-cryptrec-gl-3001-3.1.1.pdf]
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TLS1.2とTLS1.3の大きな違い（補足スライド）
参考：RFC8446 Major Differences from TLS 1.2 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446#section-1.2]
● ServerHello 以降の通信が暗号化
● 1-RTTでハンドシェイクが完結
● 0-RTTモードが追加
● 鍵交換は DHE、ECDHE、PSK のみが規定され、いずれかの利用が必須になった
● HKDF-Expand, HKDF-Extractを使った鍵導出 に変更
● 共通鍵暗号は AES-GCM、AES-CCM、ChaCha20-Poly1305 のみが規定された
● 署名は RSA-PSS、RSASSA-PKCS1-v1_5、ECDSA が必須になった
参考：IPA TLS 暗号設定 ガイドライン
[https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/gmcbt80000005ufv-att/ipa-cryptrec-gl-3001-3.1.1.pdf]
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TLS1.3の流れ
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TLS1.3 やり取りはこんな流れ
Client Server
ApplicationData
Finished
Finished
CertificateVerify
Certificate
EncryptedExtensions
ServerHello
ClientHello
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ClientHello（Client → Server）
TLSの最初のメッセージ
● 対応できる鍵交換・署名アルゴリズム・暗号スイート
● サポートversion（TLS1.2, TLS1.3）
ClientHello
やっほー、話したいんだけどさ。
暗号はこのへん使えるよ（ cipher suites）。
署名はこのへんならいける（ signature_algorithms）。
鍵交換のパーツも先にいくつか持ってきた（ key_share）。
Client Server
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ServerHello（Client ← Server）
ClientHelloに対するサーバの応答
● 使用する鍵交換方式・暗号スイート
● サポートversion（TLS1.3）
ServerHello
おっけー、じゃあこの暗号スイートと鍵交換方式でいこう。
こっちの鍵パーツも渡すね（ key_share）。
Client Server
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EncryptedExtensions（Client ← Server）
ServerHelloの追加情報
● ServerHelloで送信したExtension以外
○ key_share
○ pre_shared_key
○ supported_versions
EncryptedExtensions
Client
（お互い共通鍵を計算できるし、ここから暗号化して送るか）
これ補足事項ね。
Server
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Certificate（Client ← Server）
証明書のデータ
● 署名アルゴリズム
● 公開鍵
Certificate
（Clientの署名いけるやつから選ぶか）
ワイの証明書のデータはこれね。
Client Server
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CertificateVerify（Client ← Server）
デジタル署名のデータ
● サーバの秘密鍵で署名したデータを渡す
Client Server
CertificateVerify
ちゃんと本人だよって署名もつけとく。
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Finished（Client ← Server）
サーバ側TLSハンドシェイク終わりのメッセージ
● 改ざん検知のためにHMACを付与する
Client Server
Finished
ほい、ワイは準備OK
で、本題（ApplicationData）なんやっけ？
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Finished（Client → Server）
クライアント側TLSハンドシェイク終わりのメッセージ
● 改ざん検知のためにHMACを付与する
Client Server
Finished
俺も準備OK
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ApplicationData（Client ←→ Server）
● アプリケーション層のやり取り
○ HTTPとかそのあたり
■ GET / HTTP/1.1
Client Server
ApplicationData
（ApplicationDataは別の共通鍵で暗号化する）
本題（ApplicationData）は
GET / HTTP/1.1
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ApplicationData（Client ←→ Server）
● アプリケーション層のやり取り
○ HTTPとかそのあたり
■ GET / HTTP/1.1
Client Server
ApplicationData
…
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まとめ（※0-RTTなどの説明省いている）
Client Server
ApplicationData
Finished
Finished
CertificateVerify
Certificate
EncryptedExtensions
ServerHello
ClientHello
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話すこと
①TLSの説明
②最初の一歩（Parse）
③Secretから共通鍵導出（むずそうに見えるけど、やってい
ることはシンプル）
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話すこと
①TLSの説明
②最初の一歩（ Parse）
③Secretから共通鍵導出（むずそうに見えるけど、やってい
ることはシンプル）
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注意事項
● TLS1.3のサーバ側を実装。
● パフォーマンスは考慮できていない。
○ いろいろ漏れはあるけど、動くものを実装。
● 特定の鍵交換・暗号方式しか対応していない。
○ 鍵交換：ECDHE（X25519）
○ 暗号化：TLS_AES_256_GCM_SHA384
○ 署名：ECDSA
● OpenSSL使用。
● 0-RTT未対応。
● 1プロセス1リクエスト。
○ 複数リクエストはタイミングによって壊れる
● 表示されているプログラムは抜粋してます
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https://github.com/higaki-takanori/phigaki-tls
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● RFC8446
○ https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446
● TLS 暗号設定 ガイドライン
○ https://www.ipa.go.jp/security/crypto/guideline/gmcbt80000005ufv-att/ipa-cryptrec-gl-3001-3.1.1.pdf
● エムスリーテックブック8
○ https://techbookfest.org/product/b94hFWewG7fVRLgqEmSjT1?productVariantID=dWQKDmPPqwY
3dfr28X7j4L
● SSL/TLS実践入門
○ https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3
● pizzacatさんのtails（HaskellのTLS実装）
○ https://github.com/pizzacat83/tails
● nsfisisさんのphpcon-kagawa-2025
○ https://github.com/nsfisis/nil.ninja/tree/main/vhosts/t/phpcon-kagawa-2025
● ichikawaさんの迂闊にTLS/SSLをPHPで実装してみたら最高だった件
○ https://blog.ichikaway.com/entry/20240801/ore-no-tls
参考
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● TCPソケットを作成し、リクエストを受け取る
● リクエストが Handshake or ApplicationDataを判定
● （Handshakeの場合）
○ ClientHelloの内容を読み取る
○ ServerHello 作成 → そのままレスポンスとして返す
○ EncryptedExtensions 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
○ …
○ Finished 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
● （ApplicationDataの場合）
○ 復号化する
○ リクエストの内容に応じたレスポンスを返す
流れ
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● TCPソケットを作成し、リクエストを受け取る
● リクエストが Handshake or ApplicationDataを判定
● （Handshakeの場合）
○ ClientHelloの内容を読み取る
○ ServerHello 作成 → そのままレスポンスとして返す
○ EncryptedExtensions 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
○ …
○ Finished 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
● （ApplicationDataの場合）
○ 復号化する
○ リクエストの内容に応じたレスポンスを返す
最初の一歩
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● TCPソケットを作成し、リクエストを受け取る
● リクエストが Handshake or ApplicationDataを判定
● （Handshakeの場合）
○ ClientHelloの内容を読み取る
○ ServerHello 作成 → そのままレスポンスとして返す
○ EncryptedExtensions 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
○ …
○ Finished 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
● （ApplicationDataの場合）
○ 復号化する
○ リクエストの内容に応じたレスポンスを返す
流れ
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$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
socket_bind($socket, '0.0.0.0', 443);
socket_listen($socket, 5);
$sock = socket_accept($socket);
$chunk = '';
:/ $chunk にリクエストが格納される
$bytes = socket_recv($sock, $chunk, 8192, 0);
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リクエストをWiresharkで見てみる
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リクエストをWiresharkで見てみる
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リクエストをWiresharkで見てみる
TCPの世界のbinary
（16進数表記）
TLSの世界のbinary
（16進数表記）
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
このbinaryから意味を見出していく
リクエストのParse
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TLSの通信単位（RFC8446で設定）
TLSメッセージ
（Handshakeの内容・暗号化されているTLSメッセージ）
Type
legacy_record_version
（固定値）
Length
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TLSの通信単位（RFC8446で設定）
暗号化されていないHandshakeの内容
0x16
(Handshake)
0x0303
（TLS1.2）
0x06b2
（1714）
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TLSの通信単位（RFC8446で設定）
暗号化されているTLSメッセージ
0x17
(ApplicationData)
0x0303
（TLS1.2）
0x0203
（531）
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ClientHelloのフォーマット（RFC8446で設定）
(TLSRecord)
type
legacy_record_version
(TLSRecord)
length
msg_type
(Handshake)
length
legacy_version
random
cipher_suites
legacy_compression_methods
extensions
legacy_session_id
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ClientHelloのフォーマット（RFC8446で設定）
固定値 (0x16)
（Handshake）
固定値（0x0301 or 0x0303） TLSRecordの長さ
固定値 (0x01)
(ClientHello)
Handshakeの長さ 固定値（0x0303）
ランダム値
対応できる暗号スイート一覧
固定値（0x00）
拡張
レガシーセッションID
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ClientHelloのフォーマット（RFC8446で設定）
固定値 (0x16)
（Handshake）
固定値（0x0301 or 0x0303） TLSRecordの長さ
固定値 (0x01)
(ClientHello)
Handshakeの長さ 固定値（0x0303）
ランダム値
対応できる暗号スイート一覧
固定値（0x00）
拡張
レガシーセッションID
対応できる署名アルゴリズム
鍵交換のパーツ
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
この通信は
Handshake（0x16 = 22）
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
固定値（0x0301 or 0x0303）
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
TLSPlaintext長さは
1714（0x06b2）
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Handshakeの中身
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
ClientHello(1)
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Handshakeの長さ
1710（0x0006ae）
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
ClientHelloの中身
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
省略するが流れは同じ
リクエストのParse
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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...
$chunk = '';
:/ $chunk にリクエストが格納される
$bytes = socket_recv($sock, $chunk, 8192, 0);
:/ リクエストをParse
$tlsRecord = TlsRecord::from($chunkHex);
ここから補助スライド
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...
$chunk = '';
:/ $chunk にリクエストが格納される
$bytes = socket_recv($sock, $chunk, 8192, 0);
:/ リクエストをParse
$tlsRecord = TlsRecord::from($chunkHex);
TLS通信における
データの送受信単位
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Slide 54 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
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Slide 55 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
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Slide 56 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
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Slide 57 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
この通信は
Handshake（0x16 = 22）
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Slide 58 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
固定値（0x0301 or 0x0303）
Slide 59
Slide 59 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
TLSPlaintext長さは
1714（0x06b2）
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Slide 60 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
0x16（22）は
Handshake
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 61
Slide 61 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
16 03 01 06 b2 01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
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Slide 62 text
final readonly class TlsRecord
{
public function :_construct(
public TlsPlaintext|TlsCiphertext|HexString $element,
) {}
public static function from(HexString $hex): self
{
$contentType = ContentType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$_legacyRecordVersion = ProtocolVersion::fromHex($hex:>sub(1, 2));
$_length = HexLength::from($hex:>sub(3, 2));
$element = match ($contentType) {
ContentType::Handshake :> TlsPlaintext::new($contentType, Handshake::from($hex:>sub(5))),
ContentType::ApplicationData :> TlsCiphertext::new($hex:>sub(5)),
default :> $hex:>sub(5),
};
return new self(
element: $element,
);
}
}
ちなみに、暗号化されると全てApplicationDataになる
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● TCPソケットを作成し、リクエストを受け取る
● リクエストが Handshake or ApplicationDataを判定
● （Handshakeの場合）
○ ClientHelloの内容を読み取る
○ ServerHello 作成 → そのままレスポンスとして返す
○ EncryptedExtensions 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
○ …
○ Finished 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
● （ApplicationDataの場合）
○ 復号化する
○ リクエストの内容に応じたレスポンスを返す
流れ
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● TCPソケットを作成し、リクエストを受け取る
● リクエストが Handshake or ApplicationDataを判定
● （Handshakeの場合）
○ ClientHelloの内容を読み取る
○ ServerHello 作成 → そのままレスポンスとして返す
○ EncryptedExtensions 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
○ …
○ Finished 作成 → 暗号化してレスポンスとして返す
● （ApplicationDataの場合）
○ 復号化する
○ リクエストの内容に応じたレスポンスを返す
流れ
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final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
Slide 66
Slide 66 text
final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
Slide 67
Slide 67 text
final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 68
Slide 68 text
final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 69
Slide 69 text
final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
0x01（1）は
ClientHello
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 70
Slide 70 text
final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 71
Slide 71 text
final readonly class Handshake
{
public function :_construct(
public HandshakeType $msgType,
public HexLength $length,
public ClientHello|HandshakeResponder
$body,
) {}
…
}
public static function from(HexString $hex): self
{
$msgType = HandshakeType::fromHex($hex:>sub(0, 1));
$length = HexLength::from($hex:>sub(1, 3));
$body = match ($msgType) {
HandshakeType::ClientHello :>
ClientHello::from($hex:>sub(4)),
default :> throw new \RuntimeException('not
implemented'),
};
return new self(
msgType: $msgType,
length: $length,
body: $body,
);
}
01 00 06 ae 03 03 a6 c0 23 df 11 …
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
省略しますが、流れは同じです。
ここまで補助スライド
Slide 72
Slide 72 text
話すこと
①TLSの説明
②最初の一歩（Parse）
③Secretから共通鍵導出（むずそうに見えるけど、やってい
ることはシンプル）
Slide 73
Slide 73 text
話すこと
①TLSの説明
②最初の一歩（Parse）
③Secretから共通鍵導出（むずそうに見えるけど、やって
いることはシンプル）
Slide 74
Slide 74 text
EncryptedExtensions（Client ← Server）
ServerHelloの追加情報
● ServerHelloで送信したExtension以外
○ key_share
○ pre_shared_key
○ supported_versions
EncryptedExtensions
Client
（お互い共通鍵を計算できるし、ここから暗号化して送るか）
これ補足事項ね。
Server
Slide 75
Slide 75 text
EncryptedExtensions（Client ← Server）
ServerHelloの追加情報
● ServerHelloで送信したExtension以外
○ key_share
○ pre_shared_key
○ supported_versions
EncryptedExtensions
Client
（お互い共通鍵を計算 できるし、ここから暗号化して送るか）
これ補足事項ね。
Server
Slide 76
Slide 76 text
TLS1.3から
HKDF-Expand, HKDF-Extractを使った鍵導出 に変更
鍵導出
Slide 77
Slide 77 text
1. ClientHelloで「Secretの元」を受け取る
2. 「Secretの元」を加工して、「Secret（鍵の元）」を生成
3. 「Secret（鍵の元）」から「鍵」と「IV」を生成
鍵導出流れ
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Slide 78 text
Secret（鍵の元）を導出
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 79
Slide 79 text
Secretから共通鍵とIV（暗号化の初期値）を導出
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 80
Slide 80 text
Secretから共通鍵とIV（暗号化の初期値）を導出
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
TLS1.3が対応している暗号化にkeyとivが必要
Slide 81
Slide 81 text
使用する関数
● HKDF-Extract
● HKDF-Expand
● HKDF-Expand-Label
● Derive-Secret
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Slide 82 text
HMAC-based Extract-and-Expand Key Derivation Function
HMACを用いた鍵導出を行う関数
HKDF（HKDF-Extract, HKDF-Expand）
Slide 83
Slide 83 text
HMACは平文メッセージに鍵を結合した状態でハッシュ関数に通すと
いうシンプルな考え方です。
Keyed-Hashing for Message Authentication
暗号ハッシュ関数を用いたメッセージ認証の仕組み
HMAC
参考：RFC2104 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2104]
引用：SSL/TLS実践入門 CMACとHMAC[https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3]
Slide 84
Slide 84 text
HMAC
引用：SSL/TLS実践入門 HMAC[https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3]
Slide 85
Slide 85 text
HMAC
引用：SSL/TLS実践入門 HMAC[https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3]
Slide 86
Slide 86 text
HMAC
引用：SSL/TLS実践入門 HMAC[https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3]
Slide 87
Slide 87 text
HMAC
Slide 88
Slide 88 text
HMAC hash_hmac(
algo: 'sha384',
data: $メッセージ,
key: $共通鍵,
);
Slide 89
Slide 89 text
ハッシュ関数は元のメッセージと 1対1に対応した「ハッシュ値」を生成するため、ハッシュ値が変わら
ないなら、メッセージも変化していないこと（完全性）が分かります。しかし、それは誰が行っても結果
は同じであり、通信のようにハッシュ値を生成する人と検査する人が異なる環境では、メッセージと
ハッシュ値が同時に改ざんされている可能性を否定できません。
MACはメッセージを送信した主体が計算した値であることを担保する「認証（ Authentication）」の機
能も加えることで、通信環境における完全性検証を実現していると考えると理解しやすいでしょう。
MACはハッシュと異なり、たとえ入力が同じであっても使用する共通鍵によって全く異なる出力結果
になります。そのため、メッセージと一緒に受信した MACが正しいことを検証するには MACを作成し
た送信者と同じ鍵を受信者も共有している必要があります。鍵の要素が加わることにより、メッセージ
の完全性と真正性の両方を確認することができるのです注 24（図2.9）。
MAC と ハッシュの違い（補足スライド）
引用：SSL/TLS実践入門 CMACとHMAC[https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3]
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Slide 90 text
MAC と ハッシュの違い
引用：SSL/TLS実践入門 CMACとHMAC 図2.9[https://gihyo.jp/book/2024/978-4-297-14178-3]
Slide 91
Slide 91 text
MACは同じ鍵を持っていないと同じMAC値にならない
→ 同じMAC値になったってことは同じ共通鍵を持っている相手！！
Hash 「このデータが壊れていないか」（完全性）
MAC 「このデータが壊れていないか」＋「正しい相手が作ったか」（完全性 +
認証）
MAC と ハッシュの違い
Slide 92
Slide 92 text
HKDF-Extract
引用：RFC5869 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc5869]
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Slide 93 text
HMAC（再掲）
Slide 94
Slide 94 text
HKDF-Extract
Slide 95
Slide 95 text
HKDF-Expand
引用：RFC5869 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc5869]
Slide 96
Slide 96 text
HKDF-Expand
Slide 97
Slide 97 text
HKDF-Expand
Slide 98
Slide 98 text
HKDF-Expand
Slide 99
Slide 99 text
HKDF-Expand
Slide 100
Slide 100 text
HKDF-Expand
HKDF-Expand
の返り値
Slide 101
Slide 101 text
HKDF-Expand-Label
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 102
Slide 102 text
HKDF-Expand（再掲）
Slide 103
Slide 103 text
HKDF-Expand-Label
Slide 104
Slide 104 text
HKDF-Expand-Label
Slide 105
Slide 105 text
HKDF-Expand-Label
Slide 106
Slide 106 text
HKDF-Expand-Label
HKDF-Expand-Label
の返り値
Slide 107
Slide 107 text
Derive-Secret
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 108
Slide 108 text
HKDF-Expand-Label（再掲）
Slide 109
Slide 109 text
Derive-Secret
Slide 110
Slide 110 text
Derive-Secret
Derive-Secret
の返り値
Slide 111
Slide 111 text
使用する関数
● HKDF-Extract
● HKDF-Expand
● HKDF-Expand-Label
● Derive-Secret
Slide 112
Slide 112 text
● 今回はHashアルゴリズムは「sha384」にします。
○ Hashで得られる長さは48byte
● 共通鍵の長さは「256bit（32byte）」にします。
● 初めてTLSコネクションをはる場合にします。
○ PSK=0
実際に共通鍵を導出する
Slide 113
Slide 113 text
実際に共通鍵を導出する
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 114
Slide 114 text
実際に共通鍵を導出する
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 115
Slide 115 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 116
Slide 116 text
実際に共通鍵を導出する
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 117
Slide 117 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 118
Slide 118 text
実際に共通鍵を導出する
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 119
Slide 119 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 120
Slide 120 text
実際に共通鍵を導出する
鍵交換でClientとServerで
同じ値が計算できる
（DHE・ECDHE）
Slide 121
Slide 121 text
実際に共通鍵を導出する
鍵交換でClientとServerで
同じ値が計算できる
（DHE・ECDHE）
openssl_pkey_derive($client鍵のパーツPem, $server秘密鍵Pem);
Slide 122
Slide 122 text
実際に共通鍵を導出する
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Clientのリクエストを
暗号化・復号化する共通鍵の元
Slide 123
Slide 123 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 124
Slide 124 text
実際に共通鍵を導出する
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 125
Slide 125 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 126
Slide 126 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 127
Slide 127 text
実際に共通鍵を導出する
一部抜粋：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Serverのリクエストを
暗号化・復号化する共通鍵の元
Slide 128
Slide 128 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 129
Slide 129 text
実際に共通鍵を導出する
引用：RFC8446 [https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8446]
Slide 130
Slide 130 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 131
Slide 131 text
実際に共通鍵を導出する
Slide 132
Slide 132 text
所感
Slide 133
Slide 133 text
● ブラウザに画面が表示された時は感動🥹
● バイナリに意味を見出すのが、白黒のものに色が付いていくみたいで気
持ち良い
● ブラウザがURL叩いて表示される短い時間に色んなことしてて、それを知
れてめちゃ楽しかった⭐
● 全てRFCに記載されている
所感
Slide 134
Slide 134 text
● OpenSSLの部分はまだ自作できてない
○ OpenSSLなしで実装していきたい
○ hmac_hashの部分も自作したい
● Server側作ったら、Client側も作りたくなる
○ @cakephper さんはPHP Conference Japan 2024でTLS Client側
の登壇されてた
今後
Slide 135
Slide 135 text
まとめ
Slide 136
Slide 136 text
まとめ
「TLSおもろいじゃん！」
「意外と難しくないじゃん」
「うごくものは作れそうやな、俺/私もやるか」
の気持ちになれましたでしょうか？
もっと迂闊にいろんなものを実装するきっかけになれば嬉しいです
Slide 137
Slide 137 text
（時間あれば）DEMO
Slide 138
Slide 138 text
自己紹介
Slide 139
Slide 139 text
ひがき
株式会社リンケージ
🍊PHPConference愛媛2026 実行委員長🐘
PHPConference愛媛2026開催！！
● 2026年10月3日
● 愛媛大学 城北キャンパス
自己紹介
Slide 140
Slide 140 text
ご静聴ありがとうございました
Slide 141
Slide 141 text
Appendix
Slide 142
Slide 142 text
stringの扱い方
Slide 143
Slide 143 text
● PHPはバイナリもstring型として扱われる。
● （IMO）TLS自作は16進数の文字列に変換して見ると便利。
→「16進数の文字列」のクラスを作成
stringの扱い方
Slide 144
Slide 144 text
stringの扱い方
16 03 01 06 b2 01 00 06
リクエストで
受け取るデータ
Slide 145
Slide 145 text
stringの扱い方
16 03 01 06 b2 01 00 06 "�"
var_dump()
リクエストで
受け取るデータ
Slide 146
Slide 146 text
stringの扱い方
16 03 01 06 b2 01 00 06 "�"
var_dump()
リクエストで
受け取るデータ
😭
Slide 147
Slide 147 text
stringの扱い方
0b00010110 0b00000011
0b00000001 0b00000110
0b10110010 0b00000001
0b00000000 0b00000110
"�"
var_dump()
リクエストで
受け取るデータ
Slide 148
Slide 148 text
stringの扱い方
0b00010110 0b00000011
0b00000001 0b00000110
0b10110010 0b00000001
0b00000000 0b00000110
"�"
var_dump()
0b00110001 0b00110110
0b00110000 0b00110011
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110110
0b01100010 0b00110010
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110000
0b00110000 0b00110110
bin2hex()
Slide 149
Slide 149 text
stringの扱い方
0b00010110 0b00000011
0b00000001 0b00000110
0b10110010 0b00000001
0b00000000 0b00000110
"�"
var_dump()
0b00110001 0b00110110
0b00110000 0b00110011
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110110
0b01100010 0b00110010
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110000
0b00110000 0b00110110
bin2hex()
"16030106b2010006"
var_dump()
Slide 150
Slide 150 text
stringの扱い方
0b00010110 0b00000011
0b00000001 0b00000110
0b10110010 0b00000001
0b00000000 0b00000110
"�"
var_dump()
0b00110001 0b00110110
0b00110000 0b00110011
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110110
0b01100010 0b00110010
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110000
0b00110000 0b00110110
bin2hex()
"16030106b2010006"
var_dump()
☺
Slide 151
Slide 151 text
stringの扱い方
0b00010110 0b00000011
0b00000001 0b00000110
0b10110010 0b00000001
0b00000000 0b00000110
"�"
var_dump()
0b00110001 0b00110110
0b00110000 0b00110011
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110110
0b01100010 0b00110010
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110000
0b00110000 0b00110110
bin2hex()
"16030106b2010006"
var_dump()
全部string型
😳
Slide 152
Slide 152 text
● 型の縛りがないので、bin2hexの前後がわからなくなる
● 今どの形式の文字列なのかわからなくなる
全部string型だと辛いポイント
無限
bin2hex()
ができちゃう
string string
🤔
Slide 153
Slide 153 text
クラス分け
0b00110001 0b00110110
0b00110000 0b00110011
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110110
0b01100010 0b00110010
0b00110000 0b00110001
0b00110000 0b00110000
0b00110000 0b00110110
"16030106b2010006"
0b00010110 0b00000011
0b00000001 0b00000110
0b10110010 0b00000001
0b00000000 0b00000110
"�"
string
HexString
Slide 154
Slide 154 text
クラス分け
HexString
string
（Request）
string
（Response）
今回の自作TLSではこのクラスを
ベースとする
Slide 155
Slide 155 text
$socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
socket_bind($socket, $this:>host, $this:>port)
socket_listen($socket, 5)
$sock = socket_accept($socket);
$chunk = '';
:/ $chunk にリクエストが格納される
$bytes = socket_recv($sock, $chunk, 8192, 0);
:/ $chunk を HexString に変換、$chunkHex を Parseしていく
$chunkHex = HexString::from($chunk);
Slide 156
Slide 156 text
...
socket_listen($socket, 5)
$sock = socket_accept($socket);
$chunk = '';
:/ $chunk にリクエストが格納される
$bytes = socket_recv($sock, $chunk, 8192, 0);
:/ $chunk を HexString に変換、$chunkHex を Parseしていく
$chunkHex = HexString::from($chunk);
Slide 157
Slide 157 text
...
$chunk = '';
:/ $chunk にリクエストが格納される
$bytes = socket_recv($sock, $chunk, 8192, 0);
:/ $chunk を HexString に変換、$chunkHex を Parseしていく
$chunkHex = HexString::from($chunk);
Slide 158
Slide 158 text
...
:/ $chunk を HexString に変換、$chunkHex を Parseしていく
$chunkHex = HexString::from($chunk);
Slide 159
Slide 159 text
...
:/ $chunk を HexString に変換、$chunkHex を Parseしていく
$chunkHex = HexString::from($chunk);
:/ リクエストをParse
$tlsRecord = TlsRecord::from($chunkHex);
Slide 160
Slide 160 text
● 16進数変換の部分はBinaryStringクラスを作成でもよかったかも
○ Debugしやすさから16進数にしてた
○ __debugInfo とか __toString 実装で事足りていたかも
時間ないから省略したけど、Appendixの振り返り