鍵交換とは？

鍵交換の意味

盗聴されている通信路の上で、双方だけが知る共通の秘密値を作り出す手順。互いに公開値を送り合い、自分の秘密値と組み合わせて同じ結果に到達する。共通鍵をあらかじめ配布せずに暗号通信を始められる。

鍵交換の具体例

出荷時に個体別の鍵を書き込めない安価な機器で、接続のたびに一時的な鍵を生成して通信を暗号化する。毎回異なる一時鍵を使えば、後日その通信を記録した攻撃者が長期鍵を入手しても過去分は復号できない。

鍵交換は試験でどう引っ掛けられる？

鍵交換だけでは相手が誰かを確認できず、中間者にそれぞれと鍵交換されると気づけない。署名や事前共有鍵による相手認証と組み合わせて初めて成立する点が典型的な出題箇所になる。

鍵交換と関連する用語

• 中間者攻撃
• 公開鍵暗号

鍵交換が出た過去問

• 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

  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、計算資源や通信量の制約が厳しい機器に向き、TLSの鍵交換や署名（ECDHE、ECDSA）で広く使われている。素因数分解の困難性に基づくRSAとは根拠となる問題が異なる。

  出典：令和2年度 10月 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問17（IPA）

• 不特定多数の利用者に無料で開放されている公衆無線LANサービスのアクセスポイントと端末で利用される仕様として、Wi-Fi AllianceがはじめてEnhanc…

  正解：端末でのパスワードの入力なしに、端末とアクセスポイントとの通信の暗号化が可能となる仕様

  要点：Enhanced Openはパスワード不要のまま通信を暗号化する

  Enhanced Openは、Wi-Fi AllianceがOWE（Opportunistic Wireless Encryption）を基に規定した仕組みで、パスワード入力のない開放型ネットワークのまま端末とアクセスポイント間の通信を個別に暗号化する。従来のオープンな公衆無線LANでは通信内容が平文で流れて盗聴されうるが、Enhanced Openでは鍵交換により端末ごとに異なる鍵が使われる。利用者にとっての接続手順は従来と変わらない点が特徴である。

  出典：令和4年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問17（IPA）

• 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：楕円曲線暗号は短い鍵長で強度を得る公開鍵方式

  楕円曲線暗号（ECC）は、楕円曲線上の離散対数問題の困難性に基づく公開鍵暗号方式である。RSAと比べて同等の安全性をより短い鍵長で実現できるため、計算資源や電力が限られる組込み機器と相性がよい。TLSの鍵交換（ECDHE）や署名（ECDSA）として広く使われている。

  出典：令和6年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問15（IPA）