デジタル署名とは？

デジタル署名の意味

送信者が自分の秘密鍵で文書のハッシュ値を変換し、受信者が送信者の公開鍵で検証することで、作成者の真正性・完全性・否認防止を保証する技術。応用情報では、暗号化とは鍵の使う向きが逆になる点と、機密性は保証しない点が繰り返し問われる。

デジタル署名の具体例

契約書PDFを送るとき、送信者はSHA-256でハッシュを求め、自分の秘密鍵で署名値を作って添付する。受信者は送信者の公開鍵で署名値を戻した結果と、受け取った文書から自分で計算したハッシュを突き合わせ、一致すれば改ざんが無く本人が署名したと判断する。

デジタル署名は試験でどう引っ掛けられる？

「署名すれば本文も暗号化されて第三者に読まれない」は誤り。署名対象の本文は平文のまま流れる。機密性も要るなら、共通鍵で本文を暗号化しその鍵を相手の公開鍵で包む処理を別に行う。

デジタル署名と関連する用語

• ハッシュ関数と衝突
• PKI（公開鍵基盤）
• ハイブリッド暗号方式

デジタル署名が出た過去問

• JIS Q 27000:2019（情報セキュリティマネジメントシステム－用語）において定義されている情報セキュリティの特性に関する説明のうち、否認防止の特性に関…

  正解：ある利用者があるシステムを利用したという事実が証明可能である。

  要点：否認防止は行為の事実を後から証明できる特性

  否認防止（non-repudiation）は、ある事象や行為が確かに起きたこと、そしてそれを行った主体を後から否定できないように証明できる特性である。ログの記録やデジタル署名がその実現手段となる。可用性・機密性・信頼性といった他の特性との違いを整理しておきたい。

  出典：令和3年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問39（IPA）

• メッセージの送受信における署名鍵の使用に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：送信者が送信者の署名鍵を使ってメッセージに対する署名を作成し、メッセージに付加することによって、受信者が送信者による署名であることを確認できるようになる。

  要点：署名鍵は本人性と改ざん検知のためで秘匿には使わない

  デジタル署名では、署名者だけが持つ署名鍵（秘密鍵）でメッセージのハッシュ値を処理して署名を作り、メッセージに添えて送る。受信者は対応する検証鍵（公開鍵）で検証することで、送信者本人が作成したこと（真正性）と、内容が改ざんされていないことを確認できる。署名は内容を秘匿する仕組みではない点に注意が必要である。

  出典：令和4年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問39（IPA）

• セキュアブートの説明はどれか。

  正解：PCの起動時にOSのプログラムやドライバのデジタル署名を検証し、デジタル署名が有効なものだけを実行することによって、OS起動完了前のマルウェアの実行を防ぐ技術

  要点：セキュアブートは署名検証で起動前のマルウェア実行を防ぐ

  セキュアブートは、PCの起動過程でOSのローダーやカーネル、ドライバに付与されたデジタル署名を検証し、正当な署名をもつものだけを実行する仕組みである。改ざんされたプログラムや署名のないプログラムは実行されないため、OSが立ち上がる前にマルウェアが動き出すことを防げる。UEFIファームウェアの機能として実装される。

  出典：令和5年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問42（IPA）

• DKIM（DomainKeys Identified Mail）に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：送信側のメールサーバで電子メールにデジタル署名を付与し、受信側のメールサーバでそのデジタル署名を検証して送信元ドメインの認証を行う。

  要点：DKIMはメールへの電子署名で送信ドメインを認証する

  DKIMは、送信側のメールサーバが電子メールに秘密鍵でデジタル署名を付与し、受信側がDNSに公開された公開鍵で署名を検証する送信ドメイン認証技術である。署名が検証できれば、そのドメインから送られ、かつ改ざんされていないことを確認できる。IPアドレスを照合するSPFや、認証失敗時の扱いを定めるDMARCとは仕組みが異なる。

  出典：令和5年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問44（IPA）

• DNSSECについての記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：公開鍵暗号方式によるデジタル署名を用いることによって、正当なDNSサーバからの応答であることをクライアントが検証できる。

  要点：DNSSECは公開鍵署名でDNS応答の正当性を検証する

  DNSSECは、DNSの応答レコードに公開鍵暗号方式によるデジタル署名を付け、問合せ側が署名を検証することで、応答が正当な権威サーバから送られ改ざんされていないことを確認できるようにする拡張である。これによりキャッシュポイズニングなど偽の応答を混入させる攻撃を防げる。信頼の連鎖を上位ゾーンからたどって検証する点も特徴である。

  出典：令和5年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問45（IPA）