[SC] 学習ノート⑫：暗号

初めに

情報処理安全確保支援士（SC）試験対策として、著者の学習アウトプットを兼ねて作成している
必要に応じて追記等を行う予定である

暗号化とは

暗号化 とは、第三者に内容を知られないように 平文 （元のデータ）を暗号文に変換することである。
暗号分から平文に戻すことを 復号 という

暗号化には 共通鍵暗号方式 と 公開鍵暗号方式 がある

共通鍵暗号方式

暗号に用いる鍵（暗号鍵）と復号に用いる鍵（復号鍵）が同じ方式

代表例

名称	特徴	鍵長
AES	排他的論理和を用い、鍵長により演算数が決まる	128 / 192 / 256 bit
DES	旧標準方式	56 bit
3DES	DESを3回適用	実質112 / 168 bit
Camellia	日本開発（NTT・三菱電機）	128 / 192 / 256 bit

公開鍵暗号方式

暗号鍵と復号鍵が異なる方式
暗号鍵のみを公開するため、暗号化する鍵を 公開鍵 、復号鍵を 秘密鍵 ともいう

代表例

名称	特徴	鍵長（目安）
RSA	素因数分解の困難さを用いる	2048bit以上推奨
DSA	デジタル署名専用	2048 / 3072bit
ECDSA	楕円曲線DSA	256bit程度
ECC	楕円曲線上の離散対数問題を利用	224～521bit

暗号方式の比較

名称	特徴	メリット	デメリット
共通鍵方式（秘密鍵方式）	暗号鍵と復号鍵が同一	処理が高速で大量データの暗号化に向いている	鍵を安全に共有する必要がある（鍵配送問題）
公開鍵方式	公開鍵と秘密鍵の2つの鍵を使用	鍵を安全に配布でき、認証や署名にも利用できる	処理が遅く、大量データの暗号化には不向き

ハッシュ関数

共通鍵暗号方式や公開鍵暗号方式は、データの内容を第三者に読まれないようにするための技術である
一方で、データが改ざんされていないことを確認するための技術として「ハッシュ関数」が利用される

ハッシュ関数とは

ハッシュ関数とは、任意の長さのデータを入力すると、一定の長さの値（ ハッシュ値 ）^[1]を生成する関数である
このハッシュ値は メッセージダイジェスト とも呼ばれる

ハッシュ関数の特徴

特徴	説明
一方向性 (preimage resistance)	ハッシュ値から元のデータを求めることが困難である性質
第二原像困難性 (second preimage resistance)	あるデータと同じハッシュ値になる別のデータを見つけることが困難である性質
衝突耐性 (collision resistance)	異なる2つのデータで同じハッシュ値になる組み合わせ（衝突）を見つけることが困難である性質

特に衝突耐性がハッシュ関数の中で重要視されており、この特徴のおかげで 改竄時にハッシュ値が変わる = 改竄が検知できる が可能となっている

ハッシュ関数の種類

アルゴリズム	ハッシュ長	特徴	安全性
MD5	128bit	古くから利用されていたハッシュ関数	衝突が発見されており安全ではない
SHA-1	160bit	MD5の後継として利用された	衝突が発見されており現在は非推奨
SHA-2 (SHA-256 など)	256bit など	現在広く利用されているハッシュ関数	安全とされている
SHA-3	224 / 256 / 384 / 512bit	SHA-2とは異なる構造のハッシュ関数	安全とされている

試験対策ポイント

追記予定

脚注

1. ハッシュ関数の入力元がハッシュ値の規定よりも短い場合でも、規定通りの長さに揃えられる