共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式とは？

共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式の意味

共通鍵暗号方式（対称鍵暗号）は暗号化と復号に同じ鍵を使う方式で、処理は高速だが鍵の受け渡し（鍵配送）に安全性の課題がある。公開鍵暗号方式（非対称鍵暗号）は、公開してよい「公開鍵」と本人だけが持つ「秘密鍵」の鍵ペアを使い、公開鍵で暗号化したデータは対応する秘密鍵でしか復号できない。処理は低速だが鍵配送の課題を解決できる。

共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式の具体例

AESは共通鍵暗号方式の代表例、RSAは公開鍵暗号方式の代表例。実際の通信では、公開鍵暗号方式で共通鍵そのものを安全に受け渡し、その後の本体データのやり取りは高速な共通鍵暗号方式で行う「ハイブリッド暗号方式」がよく使われる。

共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式は試験でどう引っ掛けられる？

n人が共通鍵暗号方式で全員と個別に安全な通信をするには「n(n-1)/2」個の鍵が必要になる（鍵の組み合わせ数が急増する）点が計算問題として出やすい。

共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式と関連する用語

• デジタル署名とハッシュ関数
• SSL/TLSと暗号化通信

共通鍵暗号方式・公開鍵暗号方式が出た過去問

• 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）