暗号化の仕組み

学習の目的

  • 1.暗号化とは

  • 2.鍵とは

  • 3.共通鍵暗号方式

  • 4.公開鍵暗号方式

データの暗号化について学びましょう。

1.暗号化とは

暗号化って、機密性を守るための手法ですよね。

そのとおりです。よく覚えていましたね。

も、もう一回教えてもらっていいですか?

暗号化とは、第三者に内容を見られないように、情報を特別な形に変換することです。

暗号化されたデータは、正しい方法(鍵)を知っている人だけが、元の内容に戻して読むことができます。

なぜ暗号化が必要なのか

インターネット上の通信は、多くの機器やネットワークを経由して相手に届きます。

その途中では、通信内容をのぞき見される、データをコピーされるといった、「盗聴」が行われる可能性があります。

つまり、何も対策をしなければ、通信内容は見られてしまうという前提で考える必要があります。


そこで暗号化を行うと、情報は意味の分からない暗号文に変わり、たとえ盗聴されても内容は理解されません。


2.鍵とは

暗号化には「鍵」がつきものなんです。

鍵ってどんな働きをするんでしたっけ?

それでは、今日の晩御飯は「オムライス」であることを伝えてみましょう。

例えば、「オムライス」を50音順で一つずつ進めてみまよう。

「カメリウセ」。オムライスとはわかりませんね。

でも、これだけでは暗号としては単純です。

確かに、1文字ずらしただけでは、すぐ解読されそうだよね。

それでは、突然ですが、好きな数字を教えてください。

私はラッキー「7」かな。

俺はナンバー「1」だ!

それでは私は、「5」にします。

これを順番に、文字の変化量にしてみましょう。

文字数が多い場合は、これを繰り返します。

さらにわかりにくくなったね。

そうなんです。数字がランダムなので、誰かに見られても、元には戻しづらいですよね。

ですが、「715」という数字の列を知っていれば、元に戻せるんです。

なるほど、受信者だけがその数字を知っていればいいんですね。

そうです。この時、暗号化でも復号でも使うこの数字「715」が、この暗号の「鍵」というわけですね。

3.共通鍵暗号方式

共通鍵暗号方式とは、暗号化(送信者)と復号(受信者)に「同じ鍵(共通の鍵)」を使う暗号方式です。

送信者と受信者があらかじめ「同じ鍵」を持っておきその鍵を使って暗号化と復号を行います。

さっきの「シメワケセ」は共通鍵暗号方式でできた暗号文ですね。

そのとおりです。アルゴリズムも単純なので、暗号化、復号もそれほど時間はかかりません。

ですが、鍵がバレてしまったら、簡単に盗聴できてしまうので、盗まれないように同じ鍵を交換しなくてはいけません。

なるほど。いいところも悪いところもあるんだね。


4.公開鍵暗号方式

公開鍵暗号方式とは、暗号化と復号に「異なる2つの鍵のセット」を使用する暗号方式です。

暗号化と復号で違う鍵を使うって、そんなことができるんですか?

とっても複雑なアルゴリズムで、それが実現されています。

だからとっても時間はかかるんですが、その性質上、安全に鍵の受け渡しができるんです。

○「公開鍵」と「秘密鍵」

暗号化と復号に、「公開鍵」と「秘密鍵」という 2つの鍵を1組(ペア)として使用する方式があります。

この2つの鍵は対応関係にあり、正しい組み合わせでなければ意味を持ちません。

公開鍵

・インターネットで公開されているので、誰でも入手できる。

・多くの人が持っていても問題ない。

・秘密鍵と、セットになっている。

公開鍵は誰でも取得できるんですね。

秘密鍵

・本人だけが持つ鍵で、それ以外の人には渡さない鍵。

・公開鍵とセットになっている。

・公開鍵から、秘密鍵を求めることはできない。

共通鍵暗号方式は、その鍵が盗まれることで盗聴できるため、慎重に鍵の受け渡しを行う必要がありました。

公開鍵暗号方式は、暗号化に使う鍵は公開できるため、鍵の受け渡しが楽なんです。

○「公開鍵暗号方式」による暗号化と復号

公開鍵暗号方式は、受信者の公開鍵と秘密鍵のセットを用います。

公開鍵で暗号化されたデータは、対応する秘密鍵でしか復号できません。

データの送信者は、データを「受信者の公開鍵」で暗号化を行い、暗号文を送信したら、受信者は「受信者の秘密鍵」で復号します。


共通鍵暗号方式は、その鍵が盗まれることで盗聴できるため、慎重に鍵の受け渡しを行う必要がありました。

公開鍵暗号方式は、暗号化に使う鍵は公開できるため、鍵の受け渡しが楽なんです。

共通鍵暗号方式 公開鍵暗号方式
使用する鍵の数 1つ(共通鍵) 2つ(公開鍵・秘密鍵)
暗号化と復号 同じ鍵を使う 違う鍵を使う
鍵の共有 共有が難しい 安心して配布できる
処理速度の比較 早い 遅い
情 報 こ と ば キ ー ワ ー ド

暗号化

データを暗号化し、盗聴されても内容が理解できないようにすること。

共通鍵暗号方式

送信者と受信者があらかじめ共有している「共通鍵」を使い、その同じ共通鍵で暗号化と復号を行う暗号方式。

処理が高速で、実際の通信データの暗号化によく利用されるが、共通鍵を安全に相手へ渡す必要があるという課題がある。

公開鍵暗号方式

「公開鍵」と「秘密鍵」という異なる2つの鍵を使う暗号方式。

公開鍵は誰にでも公開してよい鍵で、この公開鍵を使って暗号化されたデータは、対応する秘密鍵を持つ本人だけが復号できる。

鍵を事前に共有しなくても安全に通信を開始できるが、処理は共通鍵暗号方式に比べて遅くなる。

Well done!

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