暗号の基礎 - SEGAWA`s Web Site

暗号の基礎
情報社会と情報倫理
第12回
暗号とは

何となく分かるだろう
 他人が見ても意味が分からない
 暗いイメージ
 推理小説

参照サイト
http://www.ipa.go.jp/security/pki/index.html
安全なネットサーフィン
本題に入る前に
https（１）

アクセスの方法が，httpではなく，https
 鍵マークが表示されていることもある
ブラウザにより
色が変わる場合がある
https（２）


この時，ブラウザとサーバの間の通信は暗号化
されている
 盗聴されても，通信内容は安全
SSL（Secure Sockets Layer）と呼ばれるものを
使っている
https（３）

鍵マークをクリッ
クすると，サーバ
の証明書
 サーバが送っ
てくる
今，アクセスしている相手
https（４）


自分がアクセスし
ている相手が分
かる
それを保証する
機関（認証局）
 証明書の発行
機関
自分が“本当”にアクセス
したい相手か？
https（５）

このとき
 通信が暗号化される

サーバが認証される
（相手が分かる）
 偽物のサイトかどうか分かる
https（５）


実現のために暗号システムを用いている
ただし，最近は
SSL証明書を使う詐欺サイトが急増、乗っ取り
サーバで運営（ITmedia）
SSL認証局がGoogleなどの偽証明書を発行、ブ
ラウザーベンダーが対策を公開（INTERNET
Watch)
このように

意識していなくても，暗号のシステムを利用して
いる
暗号の基礎
インターネットで商取引を行う場合の問題
（メールに関して）




盗聴
 送信したメールを第三者が読む
成り済まし
 当事者を装ってメールを送る
改ざん
 第三者がメールを書き換える
否認
 自分が送信したメールの内容を否定する
P K I

以上の問題を解決するインフラ
公開鍵基盤 PKI
Public Key Infrastructure
暗号（１）

PKIを支える重要な要素が暗号化技術である
暗号（２） - 用語

元のメッセージを平文（ひらぶん）

暗号化したメッセージを暗号文

暗号文を平文に戻すことを復号
 復号化と言わないことはない
 第三者が（盗聴した）暗号文を平文に戻すこと
は解読
共通鍵暗号方式
共通鍵暗号（１）



例シーザ暗号
英大文字だけを考える
例えば
と３文字ずつ後にずらして暗号化する
 HELLO → KHOOR
共通鍵暗号（２）



復号するときは，３文字ずつ前にずらす
この “３” を（暗号の）“鍵（かぎ）”と呼ぶ
暗号化と復号に同じ鍵を使うものを共通鍵暗号
と呼ぶ
同じ鍵
共通鍵暗号（３）



暗号化してメッセージを送れば盗聴対策になる
相手ごとに別の鍵を用意しなければならない
 同じ鍵を使ったのでは，暗号化の意味がない
 たくさんの鍵が必要になる
鍵をどうやって安全に相手に渡すかが問題
 インターネットでは，会うことが困難なことも
共通鍵暗号（４）


共通鍵暗号の問題
 相手ごとに鍵を用意する
 多数の鍵の管理
 どうやって相手に鍵を渡すか
この問題を解決したのが
公開鍵暗号
公開鍵暗号方式
公開鍵暗号（１）



暗号化の鍵（key1）と復号の鍵（key2）が異なる
key1で暗号化した暗号文は，
key2で復号できるが，key1では復号できない
この他の条件
 key2で復号できるものは，
key1でしか暗号化できない
 key1からkey2を簡単に割り出せない
重要なポイント
公開鍵暗号（２）
暗号化と復号で，
別の鍵を使う
key1では
復号不可
公開鍵暗号（３）

A 暗号メッセージの受け手

B 暗号メッセージの送り手

A（受け手）が，
鍵のペアーkey1とkey2を用意し，
暗号化用の鍵 key1 をBに伝える
公開鍵暗号（４）

B が A に暗号化メッセージを送信
 key1とkey2は，Aが用意する
 暗号化用鍵 key1 をBに渡す
公開鍵暗号（５）




key1を知っているCが，この暗号化メッセージを
入手したとする
key1では復号できない
key1しか知らないCには，秘密を保つことができ
る
盗聴対策
公開鍵暗号（６）



Aに暗号化メッセージを送りたい人は誰でも，key1により暗
号化すればよい
つまり，key1は秘密にする必要はない
ただし，key2はAだけの秘密にしなければならない
ＣでもDでも誰でも
公開鍵暗号（７）




Aに暗号化メッセージを送りたい人は誰でも，key1
により暗号化すればよい
つまり，key1は秘密にする必要はない
ただし，key2はAだけの秘密にしなければならな
い
key1をAの公開鍵（暗号鍵）
key2をAの秘密鍵（復号鍵，個人鍵）
公開鍵暗号（８）

つまり，
B は A の公開鍵を使って暗号化し，
A は A（自分）の秘密鍵を使って復号する
ディジタル署名（１）



誰が用意した文書か？
紙の文書では，署名捺印
 実印印鑑証明書
ディジタル文書ではどうするか？
ディジタル署名（２）


公開鍵暗号の応用で実現
例電子メールの差出人が誰であるか分かる
 「三井住友銀行」名義のメールに電子署名、
国内の大手行では初めて
http://internet.watch.impress.co.jp/cda/news
/2006/04/13/11642.html
ディジタル署名（３）


以降のディジタル署名の仕組みの話は，最初は
理解できなくてもかまわない
資格試験などでは出題されるかも知れない
key3 暗号化用鍵
key4 復号用鍵
ディジタル署名（４）




Aが鍵のペアーを用意（key3・key4）
 key3で暗号化 → key4で復号
key3を保管し，key4を公開する
 key4をBに伝える
Aがメッセージをkey3で暗号化
 それをBに送る
Bがkey4で復号
 内容が分かる
ディジタル署名（５）

key4で復号できる暗号化メッセージは，
key3で暗号化されたもの

key3はAしか知らないハズ


つまり，Bが受け取ったメッセージは
Aが送ったものであるとみなせる
 Aのサイン（署名）付き
ディジタル署名（６）

key4は公にされているので，秘密のメッセージを
送ることはできない

key3を署名鍵，key4を検証鍵

実際には，もっと複雑
公開鍵暗号

このように公開鍵暗号では


暗号化による秘密保持
ディジタル署名による
相手の確認（成り済まし対策）
など
公開鍵暗号の問題点
公開鍵の問題（１）



Bの持っているAの公開鍵key1は本物か？
直接，渡されたものならば信用してもよいかも知
れない
インターネットの世界では，直接渡せない場合の
方が多いだろう
公開鍵の問題（２）

Cを，Bが信用している人で，Aの公開鍵を持って
いる

Bは，CからAの公開鍵をもらう

“友達の輪”方式
公開鍵の問題（３）



日本では重要な契約書には実印で捺印する
実印は，市役所などで印鑑登録を行い，印鑑証
明書が発行される
 市役所が印鑑が本物であることを証明する
市役所は皆が信用しているので，その証明書も
信用する
公開鍵の問題（４）


同様に，公開鍵の登録を行い，それが本物であ
ることを証明する機関があると便利
認証局
公開鍵の問題（５）

Aは自分の公開鍵key1を認証局で登録し，証明
書を発行してもらう
 証明書には，Aに関する情報（key1など）が含
まれていて，認証局がディジタル署名をする
必要な情報がブラウザに
 Aは，その証明書をBに送る
あらかじめ用意されている

Bは，証明書の認証局の署名を確認して，Aの公
開鍵を入手する
公開鍵の問題（６）



認証局は信用できる機関でなければならない
公開鍵が本物であることを，認証局に保証しても
らう（認証局がディジタル署名をする）
こうしてある人の公開鍵を信用することができる
ようになる
公開鍵の問題（７）


そもそも，ディジタル署名が法的に有効であるこ
との法的な裏付けが必要
電子署名及び認証業務に関する法律（4/1/01施
行）
まとめと補足
二種類の方式

共通鍵暗号

公開鍵暗号
共通鍵暗号


暗号化と復号に同じ共通鍵
相手ごとに別の鍵
公開鍵暗号（１）


公開鍵 key1 で暗号化，秘密鍵 key2 で復号
key1とkey2は異なる
key1では
復号不可
公開鍵暗号（２）

メッセージの受け手が２つの鍵を用意
 公開鍵を相手に教える
 これは，秘密にする必要はない
 ただし，秘密鍵は手元に大事に保存
公開鍵暗号（３）

公開鍵暗号で可能になること


暗号化による秘密保持（盗聴対策）
ディジタル署名による
相手の確認（成り済まし対策）
など
公開鍵暗号（４）

認証局
 公開鍵が本物であることを保証
補足（１）


暗号化の方式（アルゴリズム）は，いろいろある
暗号は鍵だけでなく，アルゴリズムも重要
 シーザ暗号では，“文字をずらす”がアルゴリ
ズム
補足（２）

暗号の限界
鍵はビット列
 長さは有限

すべてを試せば解読できる

つまり，時間をかければ解読できる
補足（３）



暗号の限界
時間をかければ解読できる
コンピュータのスピードは速くなる
 今10年かかっても，来年には…
複数のコンピュータを同時に使う
 スーパーコンピュータでなくてもかまわない
補足（４）


アルゴリズムに問題があって，解読できる場合も
ある
 データ（平文・暗号文）を解析
 たくさんデータがあれば，より容易
 暗号への攻撃
 長い間，使われていると解読方法が見つかる
可能性が大
つまり，暗号のアルゴリズムには“賞味期限”が
ある
補足（５）住民基本台帳カード

議論が沸騰した住民基本台帳ネットワーク

希望者個人にカードが発行される

そのカードに，その人の秘密鍵が保管されてい
る

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