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

• 公開鍵暗号方式（RSA）
• 暗号化・認証の基礎技術

共通鍵暗号方式（AES・ブロック暗号モード）が出た過去問

• データベースで管理されるデータの暗号化に用いることができ、かつ、暗号化と復号とで同じ鍵を使用する暗号化方式はどれか。

  正解：AES

  要点：AESは同じ鍵で暗号化と復号を行う共通鍵暗号

  暗号化と復号に同じ鍵を使うのは共通鍵暗号方式で、その代表がAESです。処理が高速なため、データベースに格納する大量のデータの暗号化に適しています。RSAは公開鍵暗号方式で鍵が異なり、SHA-256はハッシュ関数で復号できず、PKIは公開鍵を運用するための基盤で暗号アルゴリズムではありません。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問39（IPA）

• OpenPGPやS/MIMEにおいて用いられるハイブリッド暗号方式の特徴はどれか。

  正解：公開鍵暗号方式と共通鍵暗号方式を組み合わせることによって鍵管理コストと処理性能の両立を図る。

  要点：本文は共通鍵、その鍵は公開鍵で暗号化して送る

  ハイブリッド暗号方式では、本文そのものは高速な共通鍵暗号で暗号化し、そのとき使った共通鍵を受信者の公開鍵で暗号化して一緒に送ります。受信者は自分の秘密鍵で共通鍵を取り出し、本文を復号します。これにより、公開鍵暗号の鍵配送の容易さと、共通鍵暗号の処理の速さを同時に得られます。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問42（IPA）

• 暗号方式のうち，共通鍵暗号方式はどれか。

  正解：AES

  要点：AESは同じ鍵で暗号化と復号を行う共通鍵暗号

  AESは暗号化と復号に同じ鍵を使う共通鍵暗号方式で、DESの後継として標準採用されたブロック暗号である。他の選択肢はいずれも公開鍵と秘密鍵の対を使う公開鍵暗号方式にあたる。

  出典：平成28年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問37（IPA）

• 暗号方式に関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：共通鍵暗号方式では、暗号化及び復号に同一の鍵を使用する。

  要点：共通鍵暗号は同じ鍵で暗号化と復号を行う

  共通鍵暗号方式は、暗号化と復号に同一の鍵を使う方式であり、AESやDESがこれに当たる。鍵を通信相手だけに安全に渡す必要があるが、処理が高速なので大量データの暗号化に向く。これに対し公開鍵暗号方式は暗号化と復号で異なる鍵の対を使う。

  出典：平成29年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問41（IPA）

• 暗号方式に関する説明のうち，適切なものはどれか。

  正解：共通鍵暗号方式で相手ごとに秘密の通信をする場合，通信相手が多くなるに従って，鍵管理の手間が増える。

  要点：共通鍵暗号は相手ごとに鍵が要るため鍵管理の負担が大きい

  共通鍵暗号方式では、通信相手ごとに別々の鍵を用意し、相手と安全に共有しておく必要がある。n人が互いに秘密通信する場合に必要な鍵はn(n−1)/2個となり、相手が増えるほど鍵の配送と保管の手間が急速に増える。

  出典：平成29年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問38（IPA）