共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）とは？

共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）の意味

暗号化と復号に同じ鍵を使う方式。現在標準的に使われるAES（Advanced Encryption Standard）は、データを一定サイズのブロックに区切って暗号化する「ブロック暗号」の一種。ブロックの暗号化を連結する方法（暗号利用モード）にはECB、CBCなどがあり、モードによって安全性が異なる。

共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）の具体例

ECBモードは同じ平文ブロックが常に同じ暗号文になるため、データのパターンが露見しやすく安全性が低いとされる。CBCモードは直前の暗号化結果を次のブロックの暗号化に混ぜ込むため、同じ平文でも異なる暗号文になり、より安全とされる。

共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）は試験でどう引っ掛けられる？

共通鍵暗号は公開鍵暗号より高速だが、通信相手ごとに別の鍵が必要になるため、n人が互いに通信する場合の鍵数は n(n−1)/2 個。公開鍵暗号の 2n 個と比べて、人数が増えるほど共通鍵方式のほうが急激に増える。また「AESなら安全」ではなく、ECBモードのように利用モードの選択を誤れば平文のパターンが露見する。鍵長を伸ばしてもモードの弱さは補えない。

共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）と関連する用語

• 公開鍵暗号

共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）が出た過去問

• 公開鍵暗号方式を使った暗号通信をn人が相互に行う場合、全部で何個の異なる鍵が必要になるか。ここで、一組の公開鍵と秘密鍵は2個と数える。

  正解：2n

  要点：公開鍵方式はn人で2n個、共通鍵方式はn(n−1)/2個の鍵が要る

  公開鍵暗号方式では、鍵は利用者ごとに公開鍵と秘密鍵の対を持つ形になる。相手が何人いても自分の鍵対は1組でよいので、n人が相互に通信する場合の鍵の総数は 2n 個である。相手ごとに鍵が必要で n(n−1)/2 個になる共通鍵暗号方式との違いが問われている。

  出典：平成30年度 春期 プロジェクトマネージャ試験 am2 問24（IPA）

• NISTが制定した、AESにおける鍵長の条件はどれか。

  正解：128ビット、192ビット、256ビットから選択する。

  要点：AESの鍵長は128・192・256ビットの3種類から選ぶ

  AESはNISTが標準として定めた共通鍵暗号方式で、ブロック長は128ビットに固定されている。一方で鍵長は128、192、256ビットの3種類から選択でき、鍵長に応じてラウンド数が変わる。ブロック長と鍵長を関連付ける規定はない。

  出典：令和1年度 春期 プロジェクトマネージャ試験 am2 問24（IPA）

• 暗号技術のうち、共通鍵暗号方式はどれか。

  正解：AES

  要点：AESは共通鍵暗号、RSA・ElGamal・楕円曲線は公開鍵暗号

  共通鍵暗号方式は暗号化と復号に同じ鍵を使う方式で、AESがその代表である。RSA、ElGamal暗号、楕円曲線暗号はいずれも公開鍵と秘密鍵の対を用いる公開鍵暗号方式であり、素因数分解や離散対数問題の困難さを安全性の根拠としている。

  出典：令和3年度 秋期 プロジェクトマネージャ試験 am2 問23（IPA）