暗号・ハッシュ・鍵管理

要点と定義

暗号化は、鍵を用いて内容を読めない形に変え、復号は復号鍵を用いて元に戻す処理です。IPAシラバス Ver.4.1 PDFの第5頁では、暗号方式、AES、ハイブリッド暗号、SHA-256などのハッシュ関数、鍵管理が用語例に挙げられています。

共通鍵暗号方式は、暗号化と復号に同じ共通鍵を使います。AESは共通鍵暗号方式なので、AESで通信データを暗号化・復号するには、通信する両者が共有する共通鍵を使います。 共通鍵暗号方式は処理が速く、大量データを短時間で暗号化する用途に適しています。

公開鍵暗号方式は、公開鍵と秘密鍵の組を使います。楕円曲線暗号は公開鍵暗号方式の一種で、RSA暗号と比べて、同程度の安全性をより短い鍵長で実現できる特徴があります。

ハイブリッド暗号方式は、公開鍵暗号方式と共通鍵暗号方式を組み合わせます。公開鍵暗号で共通鍵を安全に受け渡し、その共通鍵でデータ本体を暗号化することで、鍵管理と処理性能の両立を図ります。

ハッシュ関数は、入力データから固定長の値を計算します。SHA-256の出力は256ビットで、1バイトを8ビット、16進数1桁を4ビットとして換算すると、32バイト、16進数64桁です。 同じSHA-256ハッシュ値は、試験上・実務上、内容が同一であることを強く示す根拠ですが、値の一致だけで同一性が数学的に保証されるわけではありません。異なる内容から同じ値が生じる衝突は理論上あり得ます。

メッセージ認証符号（MAC）は、共有鍵を使ってメッセージの認証値を作り、受信側で照合して改ざんの有無や送信元の正当性を確認する仕組みです。 ブロック暗号を用いてメッセージの認証値を生成する方式もあります。

適用条件と例

大量の記録をネットワーク経由で送る場合、データ本体には処理の速い共通鍵暗号を使う方法が適しています。相手への共通鍵の受け渡しも安全に行う必要があるなら、公開鍵暗号で共通鍵を渡し、共通鍵でデータ本体を暗号化するハイブリッド方式を使えます。