暗号化・認証の基礎技術とは？

暗号化・認証の基礎技術の意味

データを第三者に解読されない形式に変換する暗号化、送信者本人であることと改ざんの有無を検証するデジタル署名、公開鍵の正当性を証明する電子証明書を発行する認証局（CA）、通信を暗号化するSSL/TLSといった基礎技術群。応用情報ではこの基礎の上に、共通鍵暗号方式のブロック暗号モード、ハイブリッド暗号方式、PKI全体の仕組みが問われる。

暗号化・認証の基礎技術の具体例

WebサイトのHTTPS通信では、認証局が発行した証明書を使って正当な公開鍵であることを確認し、SSL/TLSで通信内容を暗号化する。

暗号化・認証の基礎技術は試験でどう引っ掛けられる？

使う鍵の向きが逆になりやすい。守秘のための暗号化は受信者の公開鍵で暗号化し受信者の秘密鍵で復号する。デジタル署名は送信者の秘密鍵で署名し、送信者の公開鍵で検証する。またデジタル署名が保証するのは本人性と改ざんされていないことであって、通信内容の秘匿ではない（署名しただけでは中身は読める）。署名の対象も原文そのものではなくハッシュ値である点、ハッシュ関数は一方向で元に戻せないため暗号化とは別物である点も混同しやすい。

暗号化・認証の基礎技術と関連する用語

• PKI（公開鍵基盤）
• ハイブリッド暗号方式

暗号化・認証の基礎技術が出た過去問

• IPv6において、拡張ヘッダを利用することによって実現できるセキュリティ機能はどれか。

  正解：暗号化機能

  要点：IPv6の拡張ヘッダでIPsecの暗号化と認証を実現できる

  IPv6では基本ヘッダの後ろに拡張ヘッダを連ねることができ、その一つとしてIPsecの認証ヘッダ（AH）と暗号ペイロード（ESP）が規定されています。ESPを使えばペイロードの暗号化による機密性の確保が、AHを使えば完全性と認証が実現できます。URLの選別やウイルス検査は上位層のアプリケーションが担う機能です。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問36（IPA）

• データベースで管理されるデータの暗号化に用いることができ、かつ、暗号化と復号とで同じ鍵を使用する暗号化方式はどれか。

  正解：AES

  要点：AESは同じ鍵で暗号化と復号を行う共通鍵暗号

  暗号化と復号に同じ鍵を使うのは共通鍵暗号方式で、その代表がAESです。処理が高速なため、データベースに格納する大量のデータの暗号化に適しています。RSAは公開鍵暗号方式で鍵が異なり、SHA-256はハッシュ関数で復号できず、PKIは公開鍵を運用するための基盤で暗号アルゴリズムではありません。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問39（IPA）

• OpenPGPやS/MIMEにおいて用いられるハイブリッド暗号方式の特徴はどれか。

  正解：公開鍵暗号方式と共通鍵暗号方式を組み合わせることによって鍵管理コストと処理性能の両立を図る。

  要点：本文は共通鍵、その鍵は公開鍵で暗号化して送る

  ハイブリッド暗号方式では、本文そのものは高速な共通鍵暗号で暗号化し、そのとき使った共通鍵を受信者の公開鍵で暗号化して一緒に送ります。受信者は自分の秘密鍵で共通鍵を取り出し、本文を復号します。これにより、公開鍵暗号の鍵配送の容易さと、共通鍵暗号の処理の速さを同時に得られます。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問42（IPA）

• 暗号方式のうち，共通鍵暗号方式はどれか。

  正解：AES

  要点：AESは同じ鍵で暗号化と復号を行う共通鍵暗号

  AESは暗号化と復号に同じ鍵を使う共通鍵暗号方式で、DESの後継として標準採用されたブロック暗号である。他の選択肢はいずれも公開鍵と秘密鍵の対を使う公開鍵暗号方式にあたる。

  出典：平成28年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問37（IPA）

• 暗号化や認証機能をもち，遠隔にあるコンピュータに安全にログインするためのプロトコルはどれか。

  正解：SSH

  要点：SSHは暗号化と認証を備えた遠隔ログイン用プロトコル

  SSHは、遠隔のコンピュータへ安全にログインするためのプロトコルである。通信路を暗号化した上で、パスワードや公開鍵による相手の認証を行うため、平文で通信するTelnetの代替として使われる。

  出典：平成28年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問43（IPA）