ワンタイムパッドとは？

ワンタイムパッドの意味

平文と同じ長さの真の乱数鍵を1回だけ使い、XORで暗号化する方式。鍵が真にランダムで再利用されず秘密に保たれる限り、計算能力に関係なく解読不可能（情報理論的に安全）であることが証明されている。

ワンタイムパッドの具体例

量子鍵配送で共有した乱数列を使い捨て鍵として使う構成が、理論上最強の秘匿通信として説明される。

ワンタイムパッドは試験でどう引っ掛けられる？

「情報理論的に安全」なのはワンタイムパッドだけ。AESやRSAは計算量的安全性にとどまる。

ワンタイムパッドと関連する用語

• 量子鍵配送
• 疑似乱数生成器

ワンタイムパッドが出た過去問

• 量子暗号の特徴として、適切なものはどれか。

  正解：量子通信路を用いて安全に共有した乱数列を使い捨ての暗号鍵として用いることによって、原理的に第三者に解読されない秘匿通信が実現できる。

  要点：量子暗号は盗聴を検知できる鍵配送と使い捨て鍵の組合せ

  実用化が進んでいる量子暗号は量子鍵配送であり、光子の量子状態を用いて送受信者が乱数列を共有する。観測すると状態が乱れる性質のため盗聴があれば誤り率の上昇として検知でき、盗聴されていない乱数列だけを鍵として残せる。共有した乱数列をデータと同じ長さの使い捨て鍵（ワンタイムパッド）として使えば、計算能力によらず原理的に解読されない秘匿通信が成立する。

  出典：令和4年度 春期 情報処理安全確保支援士試験 am2 問6（IPA）

• 量子暗号の特徴として,適切なものはどれか。

  正解：量子通信路を用いて安全に共有した乱数列を使い捨ての暗号鍵として用いることによって,原理的に第三者に解読されない秘匿通信が実現できる。

  要点：量子鍵配送は共有乱数を使い捨て鍵に使い盗聴を必ず検知できる

  実用化されている量子暗号は量子鍵配送(QKD)であり、量子通信路で共有した乱数列を使い捨ての鍵(ワンタイムパッド)として用いる。盗聴があれば量子状態が乱れて必ず検知できるうえ、ワンタイムパッドは情報理論的に安全なので、原理的に解読されない秘匿通信が成り立つ。よってエが正しい。

  出典：令和6年度 秋期 情報処理安全確保支援士試験 am2 問9（IPA）

• 情報理論的安全性に基づく暗号技術はどれか。

  正解：ワンタイムパッド

  要点：情報理論的に安全なのは使い捨て乱数鍵のワンタイムパッド

  情報理論的安全性とは、攻撃者にどれだけの計算能力があっても暗号文から平文の情報が一切得られないという性質である。鍵が平文と同じ長さの真の乱数で、一度しか使われず秘密に共有されているワンタイムパッドは、この性質を満たすことが証明されている。一方、公開鍵暗号は素因数分解や離散対数問題の困難さという計算量的な仮定に安全性を依存しており、この意味での安全性は持たない。

  出典：令和7年度 秋期 情報処理安全確保支援士試験 am2 問9（IPA）