公開鍵暗号方式とは？

公開鍵暗号方式の意味

対になる公開鍵と秘密鍵を使い、一方で暗号化したものは他方でしか復号できない方式です。代表例はRSAや楕円曲線暗号。秘密文の送信では受信者の公開鍵で暗号化し、受信者が自分の秘密鍵で復号します。鍵配送問題を解決できる点が要点です。

公開鍵暗号方式の具体例

AさんがBさんへ機密文書を送るとき、公開されているBの公開鍵で暗号化する。復号できるのはBの秘密鍵を持つB本人だけ。n人が相互に通信しても鍵は各人2個ずつ計2n個で済み、共通鍵方式の組合せ爆発が起きません。

公開鍵暗号方式は試験でどう引っ掛けられる？

「誰の、どちらの鍵を使うか」が最大の落とし穴です。機密性を守るなら受信者の公開鍵、署名なら送信者の秘密鍵。RSAの安全性は素因数分解の困難さに依存し、離散対数問題に基づくDSAとは根拠が違います。

公開鍵暗号方式と関連する用語

• 共通鍵暗号方式
• ディジタル署名
• 公開鍵基盤（PKI）

公開鍵暗号方式が出た過去問

• 公開鍵暗号を利用した電子商取引において，認証局（CA）の役割はどれか。

  正解：取引当事者の公開鍵に対するディジタル証明書を発行する。

  要点：認証局は公開鍵の正当性を証明書として保証する

  認証局（CA）は、公開鍵の持ち主が本人であることを確認したうえで、その公開鍵に自らのディジタル署名を付けたディジタル証明書を発行する。利用者はCAの署名を検証することで、受け取った公開鍵が本物であると確認できる。秘密鍵そのものはCAに預けるものではない点を押さえたい。

  出典：平成28年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問39（IPA）

• 非常に大きな数の素因数分解が困難なことを利用した公開鍵暗号方式はどれか。

  正解：RSA

  要点：RSAの安全性の根拠は巨大な数の素因数分解の困難さ

  RSAは、巨大な2つの素数の積を素因数分解するのが計算量的に困難であることを安全性の根拠とする公開鍵暗号方式である。暗号化と署名の両方に使える。離散対数問題に基づくDHやDSA、共通鍵暗号のAESとは根拠となる数学的問題が異なる。

  出典：平成29年度 秋期 基本情報技術者試験 午前 問38（IPA）

• 公開鍵暗号方式の暗号アルゴリズムはどれか。

  正解：RSA

  要点：RSAは公開鍵暗号、AESは共通鍵、SHA-256はハッシュ

  RSAは大きな整数の素因数分解が困難であることを安全性の根拠とする公開鍵暗号方式で、暗号化と復号に別々の鍵を使います。共通鍵暗号は暗号化と復号に同じ鍵を使う方式、ハッシュ関数は元に戻せない要約値を作る関数であり、いずれも公開鍵暗号ではありません。

  出典：平成29年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問40（IPA）

• 共通鍵暗号方式の特徴はどれか。

  正解：同じ程度の暗号強度をもつ鍵長を選んだ場合，公開鍵暗号方式と比較して，暗号化や復号に必要な時間が短い。

  要点：共通鍵暗号は公開鍵暗号より処理が高速だが鍵配送が課題

  共通鍵暗号は換字や転置を組み合わせた比較的単純な演算で構成されるのに対し、公開鍵暗号は大きな整数のべき乗剰余など重い計算を伴う。そのため同等の強度で比べると、共通鍵方式のほうが暗号化・復号を高速に処理できる。

  出典：平成30年度 秋期 基本情報技術者試験 午前 問38（IPA）

• AさんがBさんの公開鍵で暗号化した電子メールを、BさんとCさんに送信した結果のうち、適切なものはどれか。ここで、Aさん、Bさん、Cさんのそれぞれの公開鍵は3人全…

  正解：暗号化された電子メールを、Bさんだけが、自身の秘密鍵で復号できる。

  要点：公開鍵で暗号化した文は対の秘密鍵の持ち主だけが復号できる

  公開鍵暗号では、ある公開鍵で暗号化した文は、対になる秘密鍵でしか復号できない。Bさんの公開鍵で暗号化されているので、Bさんの秘密鍵をもつBさんだけが復号でき、同じ文を受け取ったCさんは読むことができない。

  出典：平成30年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問38（IPA）