公開キーと秘密キーをNode.jsで体験する：仕組みから実装まで

ラブレターから始まる暗号の話

もしあなたが好きな人にラブレターを送りたいとき、封筒に鍵をかけて郵送するとしたらどうでしょう？

ただし、その鍵を渡してしまうと誰でもコピーできてしまい、秘密が守れません。

ここで登場するのが 公開キー と 秘密キー です。

「封筒を閉じるための鍵（公開キー）」は相手に渡せるし、世界中の人に配っても構いません。

でも「封筒を開けるための鍵（秘密キー）」は自分だけが持っている。

これがインターネットを支える 非対称暗号 の基本的な発想です。

そしてこの仕組みを、Node.jsのコードで簡単に体験できます。

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公開キーと秘密キーの基本

非対称暗号は、二つの役割の異なる鍵をペアで使います。

• 公開キー（Public Key）：誰でも知ってよい。暗号化や署名検証に使う。
• 秘密キー（Private Key）：絶対に秘匿する。復号や署名生成に使う。

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Node.jsで鍵ペアを生成する

Node.jsのcryptoモジュールを使うと、RSA鍵を簡単に作れます。

const { generateKeyPairSync } = require('crypto');

const { publicKey, privateKey } = generateKeyPairSync('rsa', {
  modulusLength: 2048, // 鍵長（2048ビット推奨）
});

console.log('公開キー:', publicKey.export({ type: 'pkcs1', format: 'pem' }));
console.log('秘密キー:', privateKey.export({ type: 'pkcs1', format: 'pem' }));

これを実行すると、PEM形式の公開鍵と秘密鍵が表示されます。

秘密鍵は 絶対に漏らしてはいけません。

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暗号化と復号

まずは公開キーで暗号化し、秘密キーで復号してみましょう。

ここでは暗号化データを Base64で可視化 してみます。

const { publicEncrypt, privateDecrypt } = require('crypto');

const message = "Hello, 公開鍵暗号!";

// 公開キーで暗号化
const encrypted = publicEncrypt(publicKey, Buffer.from(message));
console.log("暗号化されたデータ(Base64):", encrypted.toString("base64"));

// 秘密キーで復号
const decrypted = privateDecrypt(privateKey, encrypted);

console.log("元のメッセージ:", message);
console.log("復号したメッセージ:", decrypted.toString());

出力例：

暗号化されたデータ(Base64): Mw3x8kqZt7...（長い文字列）
元のメッセージ: Hello, 公開鍵暗号!
復号したメッセージ: Hello, 公開鍵暗号!

暗号化されたデータは人間には読めないランダムな文字列になります。

これが「ラブレターが他人に盗み見されても解読できない」状態です。

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電子署名と検証

公開鍵暗号のもう一つの使い道が「署名」です。

秘密キーで署名し、公開キーで検証することで 送信者が本人であること を証明できます。

const { sign, verify } = require('crypto');

const data = "重要な契約書データ";

// 秘密キーで署名
const signature = sign("sha256", Buffer.from(data), privateKey);

// 公開キーで検証
const isValid = verify("sha256", Buffer.from(data), publicKey, signature);

console.log("署名(Base64):", signature.toString("base64"));
console.log("検証結果:", isValid);

結果：

署名(Base64): LZs8rQw...（省略）
検証結果: true

もしデータが改ざんされていれば、検証はfalseになります。

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RSAとECCの違い

• RSA

  素因数分解が難しいことに基づく。鍵長は2048ビット以上が推奨。

• ECC（楕円曲線暗号）

  楕円曲線上の離散対数問題を利用。短い鍵長でも高い安全性を持つ。

  → モバイルやIoTで多用される。

Node.jsでもecを指定して楕円曲線鍵を生成できます。

const { generateKeyPairSync } = require('crypto');

const { publicKey, privateKey } = generateKeyPairSync('ec', {
  namedCurve: 'secp256k1' // ビットコインやEthereumで使われる曲線
});

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実世界での活用例

• HTTPS/TLS：RSAやECDHEで鍵交換
• SSH：GitHubへの認証に公開鍵方式
• 暗号資産：ウォレットの秘密キーが唯一の資産証明
• ソフトウェア配布：npmやaptパッケージの署名検証

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まとめ

公開キーと秘密キーは「概念」ではなく、Node.jsで今すぐ試せる技術です。

ぜひ自分の環境でコードを動かして、暗号化データを実際に「目で見て」確認してみてください。

マイクローベースはこれからこのようなエンジニアリングの基本知識を記事にしていくのでもしよければフォローをお願いします。