公開鍵暗号方式―秘密鍵やrsaなどの例

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公開鍵暗号方式とは、英語でPublic Key Cryptography。公開鍵と秘密鍵の対になる2つの鍵を使ってデータの暗号化／復号化を行う暗号方式です。秘密鍵やRSAなどの代表的な暗号の例についてまとめています。

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1. 公開鍵暗号方式とは

公開鍵暗号方式とは、英語でPublic Key Cryptography。公開鍵と秘密鍵の対になる2つの鍵を使ってデータの暗号化／復号化を行う暗号方式です。

公開鍵暗号方式の説明

公開鍵暗号方式を用いた場合、送信者はあらかじめ受信者が公開している公開鍵で暗号化してデータを送信し、受信者は自分の秘密鍵で復号化します。

たとえば、AさんはBさんだけに伝えたい内容を書いた電子メールを、公開鍵暗号方式を用いてBさんの鍵で暗号化してBさんに送った場合、この電子メールを復号するために必要な鍵はBさんの秘密鍵になります。

公開鍵認証方式の例

利用者PC上のSSHクライアントからサーバに公開鍵認証方式でSSH接続するとき、利用者のログイン認証時にサーバが使用する鍵とSSHクライアントが使用する鍵の組みは、サーバに登録されたSSHクライアントの公開鍵と、利用者PC上のSSHクライアントの秘密鍵になります。

2. 公開鍵と秘密鍵

暗号化用と復号用の2種類のかぎを利用して、一方を誰でも入手できるかぎにします。

受信者は、2種類のペアとなるかぎを作成して、一方を送信者のために公開し、他方を受信者が保有します。送信者は、受信者から公開されたかぎ(公開かぎ)を利用して情報を暗号化して送信し、受信者は自分のもつかぎ(秘密かぎ)で復号します。

例えば、ある商店が、顧客からネットワークを通じて注文（メッセージ）を受信するとき、公開鍵暗号方式を利用して、注文の内容が第三者に分からないようにしたい場合、公開かぎによる文書の暗号化は誰でもできますが、暗号文を解読できるかぎは秘密のため、秘密かぎを持つ商店のみ平文化が可能です。

3. 公開鍵暗号方式の鍵の数

公開鍵暗号方式は、n 人が相互に暗号化／復号化を行う必要があるので「秘密鍵」と「公開鍵」というペアの鍵は、nペア必要です。公開鍵、秘密鍵をそれぞれ一つと数えるので2×nとなります。

4. 公開鍵暗号方式の例（ElGamal暗号、RSA、楕円曲線暗号）

RSAや楕円曲線暗号が公開鍵暗号方式の代表的な方式です。公開鍵暗号方式の代表的な方式について見ていきます。

ElGamal暗号

ElGamal暗号とは、読み方はエルガガマルアンゴウ、位数が大きな群の離散対数問題が困難であることを安全性の根拠とした公開鍵暗号方式の1つです。

RSA

RSAとは、Rivest Shamir Adlemanの略で公開鍵暗号方式の標準として広く普及しています。桁数の大きな整数を素因数分解するのが困難であるということを安全性の根拠にしています。

楕円曲線暗号

楕円曲線暗号とは、楕円曲線上の離散対数問題の難しさを安全性の根拠にする公開鍵暗号方式です。 TLSにも利用されています。

楕円曲線暗号の特徴

楕円曲線暗号の特徴はは、RSA暗号と比べて、短い鍵長で同レベルの安全性が実現できる点です。

5. 公開鍵暗号方式に関連したIPA情報処理試験の過去問題

以下では公開鍵暗号方式に関連したIPA情報処理試験の過去問とその解説をまとめています。

もっと知識を広げるための参考

暗号技術
脅威を防止するために用いられる暗号技術の活用、暗号化の種類、代表的な暗号方式の仕組み、特徴など、暗号技術についてまとめています。
情報セキュリティ
情報セキュリティとは何か、情報セキュリティのテキストコンテンツをテーマに知識をまとめています。またIPAの情報処理試験の情報セキュリティ関連の問題も解説しています。
テクノロジ系
情報処理試験対策用のサイトオリジナル教科書をテーマにテクノロジ系の知識をまとめています。

更新履歴

2019/10/7 公開鍵認証方式の例について追記しました。
2019/10/3 楕円曲線暗号の特徴について追記しました。
2019/7/1 公開鍵暗号方式の説明を追記しました。
2019/1/16 楕円曲線暗号方式について補足を追記しました。
2018/8/11 記事を作成しました。

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