Diffie-Hellman鍵交換と前方秘匿性とは？

Diffie-Hellman鍵交換と前方秘匿性の意味

盗聴されている経路上でも、双方が持つ秘密値を直接送らずに同じ共通鍵を導出できる方式で、離散対数問題の困難性を利用する。セッションごとに使い捨ての値を用いる方式（DHE・ECDHE）にすると、後日サーバの秘密鍵が漏れても過去の通信を復号できない前方秘匿性が得られる。

Diffie-Hellman鍵交換と前方秘匿性の具体例

TLSでECDHEを選ぶと、接続のたびに一時鍵ペアを生成してセッション鍵を作り、通信終了時に一時鍵を破棄する。数年後にサーバ証明書の秘密鍵が流出しても、記録されていた過去のパケットは復号できない。RSA鍵交換ではこれが成立せず、全て遡って復号される。

Diffie-Hellman鍵交換と前方秘匿性は試験でどう引っ掛けられる？

「鍵交換だけで相手が本物だと確認できる」は誤り。素のDHは中間者攻撃に弱く、証明書による相手認証と組み合わせて初めて安全になる。また鍵交換は共通鍵を配るのではなく、双方が独立に同じ値を計算する。前方秘匿性は「将来の鍵漏えいに備える」性質であって、現在の盗聴そのものを防ぐ性質ではない点も取り違えやすい。

Diffie-Hellman鍵交換と前方秘匿性と関連する用語

• 中間者攻撃（MITM）
• TLSハンドシェイクとTLS 1.3
• 楕円曲線暗号（ECC）
• 楕円曲線暗号と耐量子計算機暗号

Diffie-Hellman鍵交換と前方秘匿性が出た過去問

• 楕円曲線暗号に関する記述のうち，適切なものはどれか。

  正解：公開鍵暗号方式であり，TLSにも利用されている。

  要点：楕円曲線暗号は離散対数問題に基づく公開鍵暗号でTLSでも利用。

  楕円曲線暗号は、楕円曲線上の離散対数問題の困難性を安全性の根拠とする公開鍵暗号方式である。RSAより短い鍵長で同等の強度が得られるため、鍵交換や署名の用途でTLSにも広く利用されている。共通鍵暗号ではなく、素因数分解に依拠するものでもない点が要点である。

  出典：平成30年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問37（IPA）

• OSI基本参照モデルのネットワーク層で動作し、“認証ヘッダ（AH）”と“暗号ペイロード（ESP）”の二つのプロトコルを含むものはどれか。

  正解：IPsec

  要点：IPsecはネットワーク層でAHとESPを提供する

  IPsecはネットワーク層で動作するセキュリティプロトコル群で、完全性と認証を提供する認証ヘッダ（AH）と、暗号化に加え認証も行える暗号ペイロード（ESP）から成る。鍵交換にはIKEを用い、VPNの構築などに使われる。他の選択肢はいずれも上位層で動作する仕組みである。

  出典：令和3年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問43（IPA）