| 用語 | ひとことで | 使う鍵 | 元のデータに戻せるか |
|---|---|---|---|
| 暗号化 | 鍵を使って平文を第三者に読めない暗号文に変える処理 | 暗号化用の鍵 (方式によって決まる) | 正しい鍵で復号すれば戻せる |
| 復号 | 鍵を使って暗号文を元の平文に戻す処理 | 暗号化の鍵に対応する鍵 | 元に戻す操作そのもの |
| 共通鍵暗号方式 | 暗号化と復号に同じ鍵を使う方式 | 送受信者で共有する 1 つの鍵 | 戻せる |
| 公開鍵暗号方式 | 対になった公開鍵と秘密鍵を使い分ける方式 | 公開鍵と秘密鍵の対 | 戻せる |
| ハイブリッド暗号方式 | 本文は共通鍵で、その共通鍵は公開鍵で暗号化する方式 | 共通鍵と、受信者の公開鍵・秘密鍵 | 戻せる |
| ハッシュ関数 | 任意のデータから固定長の値を求める、逆算できない関数 | なし (鍵を使わない) | 戻せない |
暗号化とは、そのまま読めるデータ (平文) を、鍵と決まった手順を使って第三者には意味の分からないデータ (暗号文) に変換する処理である。
鍵は変換の結果を左右するデータで、手順が同じでも鍵が違えば暗号文も変わる。暗号化の目的は機密性、つまり盗聴や盗難に遭っても中身を第三者に読ませないことであり、通信だけでなく保存するデータにも使える。
たとえ相手と取り決めた文字の置き換え表で手紙を書き換えてから出すようなもの。途中でのぞかれても、表を知らない人には意味が分からない。
覚え方「暗」は見えない、「号」はしるし。字の組み立てから、見ても読めない記号に変える向きの操作だと覚える。
出題のポイント
復号とは、暗号文を鍵を使って元の平文に戻す処理で、暗号化と逆向きの操作である。
正しい鍵で復号すると、暗号文は元の平文に戻る。
復号には、暗号化に使った鍵に対応する正しい鍵が要る。暗号化の手順そのものは公開されていることが多く、復号できるかどうかは鍵を持っているかで決まる。そのため鍵が漏れると第三者にも復号されてしまい、鍵の管理が安全性を左右する。
たとえ置き換え表で書き換えた手紙を、同じ表を逆に引いて元の文に読み戻すようなもの。
覚え方「復」は復元・復旧の「復」。暗号文を元の姿に「復(かえ)す」操作と覚える。
出題のポイント
共通鍵暗号方式とは、暗号化と復号に同じ鍵を使う方式で、送信者と受信者がその鍵を秘密のまま共有する。
| 互いに秘密の通信をする人数 | 必要な鍵の数 (2 人の組ごとに 1 個) | 求め方 |
|---|---|---|
| 2 人 | 1 個 | 2 × 1 ÷ 2 |
| 3 人 | 3 個 | 3 × 2 ÷ 2 |
| 5 人 | 10 個 | 5 × 4 ÷ 2 |
| n 人 | n(n−1)/2 個 | 2 人の組合せの数 |
暗号化と復号に同じ鍵を使うので仕組みは単純だが、使う前にその鍵を相手へ安全に届ける鍵配送が課題になる。また、秘密を守りたい相手が別なら別の鍵を使うので、2 人の組ごとに鍵を 1 つ用意する。代表例に AES がある。
たとえ同じ形の鍵を 2 本作り、相手と 1 本ずつ持って使う鍵付きの箱。鍵を相手に届ける途中で複製されると、誰でも箱を開けられてしまう。
覚え方英語では symmetric (左右対称) と呼ぶ。送る側と受ける側で鍵が対称、つまり同じものと覚える。
出題のポイント
公開鍵暗号方式とは、誰に渡してもよい公開鍵と本人だけが持つ秘密鍵の対を使い、一方の鍵で暗号化したものを他方の鍵で復号する方式である。
対になる秘密鍵を持つのは受信者だけなので、復号できるのも受信者だけである。
公開鍵と秘密鍵は数学的に対応した対として作られ、公開鍵から秘密鍵を割り出すことは事実上できない。秘密鍵は作った本人の手元から出さず、相手に渡すのは公開鍵だけである。代表例に RSA がある。
たとえ誰でも閉められる南京錠をたくさん配り、開ける鍵は自分だけが持っておくようなもの。相手がその南京錠で箱を閉めて送れば、開けられるのは自分だけになる。
覚え方英語では asymmetric (非対称) とも呼ぶ。暗号化の鍵と復号の鍵が「対称でない」= 別物である。
出題のポイント
| 観点 | 共通鍵暗号方式 | 公開鍵暗号方式 |
|---|---|---|
| 決め手暗号化と復号の鍵 | 同じ鍵 | 対になった別々の鍵 (公開鍵と秘密鍵) |
| 鍵の受け渡し | 相手へ安全に届けるのが難しい | 公開鍵は配ってよいので容易 |
| 決め手処理の速さ | 速い | 遅い |
| n 人で使うときの鍵の数 (公開鍵暗号方式では鍵の対を 1 人 1 組とする) | n(n−1)/2 個 | 2n 個 (秘密鍵は n 個) |
| 代表例 | AES | RSA |
ハイブリッド暗号方式とは、本文を共通鍵暗号方式で暗号化し、その共通鍵を受信者の公開鍵で暗号化して一緒に送る方式である。
受信者は秘密鍵で共通鍵を取り出して本文を復号でき、秘密鍵のない第三者は共通鍵を取り出せない。
共通鍵暗号方式の処理の速さと、公開鍵暗号方式の鍵の渡しやすさを組み合わせた方式である。時間のかかる公開鍵の計算は短い共通鍵の分だけで済み、量の多い本文は速い共通鍵で処理できる。Web の暗号化通信 (SSL/TLS) などで使われている。
たとえ荷物は普通の鍵付きトランクに入れて送り、そのトランクの鍵だけを、受取人の南京錠で閉めた小箱に入れて同封するようなもの。
覚え方ハイブリッド車がエンジンとモーターを場面で使い分けるように、2 つの暗号方式を役割で使い分ける。
出題のポイント
ハッシュ関数とは、任意の長さのデータから固定長の値 (ハッシュ値) を求める関数で、ハッシュ値から元のデータを求めることはできない。
| 入力したデータ | 得られるハッシュ値 |
|---|---|
| 数文字の短い文 | 固定長の値 P |
| 数百ページの文書 | P と同じ長さの値 Q |
| 上と全く同じ文書 | 何度求めても Q |
| 上の文書の 1 文字だけを変えたもの | Q とは大きく異なる値 R |
入力がわずかに違うだけでも、ハッシュ値は大きく変わる。この性質から、元のデータどうしを突き合わせなくても、短いハッシュ値を比べるだけで中身が同じかを確かめられる。代表例に SHA-256 がある。
たとえ書類の指紋をとるようなもの。同じ書類なら指紋は一致するが、指紋から書類の中身を再現することはできない。
覚え方英語の hash は「細かく刻む」(ハッシュドポテトの hash)。刻んだものは元の形に戻らない。
出題のポイント
| 観点 | 暗号化 | ハッシュ関数 |
|---|---|---|
| 鍵 | 使う | 使わない |
| 決め手元のデータに戻せるか | 正しい鍵で復号すれば戻せる | 戻せない (一方向) |
| 出力の長さ | 入力の長さに応じて変わる | 入力によらず固定長 |
| 主な目的 | 内容を秘密にする (機密性) | 改ざんの検知や同一性の確認 |
この単元の過去問から 5 題
確認問題を解く