ハッシュ関数とは？

ハッシュ関数の意味

任意の長さの入力データから、固定長の値（ハッシュ値）を生成する一方向性の関数。同じ入力からは常に同じ出力が得られるが、出力から入力を逆算することは事実上不可能であり、改ざん検知に利用される。

ハッシュ関数の具体例

ファイルのダウンロード後にハッシュ値を照合し、配布元が公開している値と一致すれば、通信中に改ざんされていないことを確認できる。

ハッシュ関数は試験でどう引っ掛けられる？

ハッシュ関数は暗号化ではなく一方向の変換であり、ハッシュ値から元のデータを復元（復号）することはできない。

ハッシュ関数と関連する用語

• SHA-256
• メッセージダイジェスト
• ディジタル署名

ハッシュ関数が出た過去問

• パスワードを用いて利用者を認証する方法のうち，適切なものはどれか。

  正解：パスワードをハッシュ値に変換して登録しておき，認証時に入力されたパスワードをハッシュ関数で変換して比較する。

  要点：パスワードはハッシュ値で保存し入力値のハッシュと比較する

  パスワードは復元できない形で保存するのが原則であり、登録時にハッシュ値へ変換して保管する。認証時は入力されたパスワードを同じハッシュ関数で変換し、保存済みのハッシュ値と一致するかを比べる。

  出典：平成29年度 秋期 情報セキュリティマネジメント試験 午前 問18（IPA）

• ディジタル署名などに用いるハッシュ関数の特徴はどれか。

  正解：メッセージダイジェストからメッセージを復元することは困難である。

  要点：ハッシュは固定長・一方向・衝突困難という性質をもつ

  ハッシュ関数は任意長のデータから固定長のメッセージダイジェストを生成する一方向性の関数で、ダイジェストから元のメッセージを復元することは計算量的に困難である。加えて、同じダイジェストになる別のメッセージを見つけにくい衝突困難性も求められ、この性質がディジタル署名の改ざん検知を支えている。

  出典：平成29年度 春期 情報セキュリティマネジメント試験 午前 問20（IPA）

• 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方式はどれか。

  正解：AES

  要点：暗号化と復号で同じ鍵を使う共通鍵暗号の代表がAES

  暗号化と復号に同じ鍵を使うのが共通鍵暗号方式で、その代表がAESである。処理が高速なため、データベースやファイルなど大量のデータの暗号化に適している。RSAは暗号化と復号で異なる鍵を使う公開鍵暗号、SHA-256は復元できないハッシュ関数、PKIは公開鍵を運用するための基盤であり、いずれも共通鍵暗号方式ではない。

  出典：平成30年度 秋期 情報セキュリティマネジメント試験 午前 問26（IPA）

• メッセージが改ざんされていないかどうかを確認するために，そのメッセージから，ブロック暗号を用いて生成することができるものはどれか。

  正解：メッセージ認証符号

  要点：MACは共有鍵で作る改ざん検知用の認証符号

  メッセージ認証符号（MAC）は、メッセージと共有鍵から生成する固定長の値で、受信側が同じ鍵で計算し直して比較することで改ざんの有無と送信者の正当性を確認できる。ブロック暗号を用いたCMACや、ハッシュ関数を用いたHMACなどの生成方式がある。

  出典：平成30年度 春期 情報セキュリティマネジメント試験 午前 問24（IPA）

• セキュアハッシュ関数SHA-256を用いてファイルA及びファイルBのハッシュ値を算出すると、どちらも全く同じ次に示すハッシュ値n(16進数で示すと64桁)となっ…

  正解：ファイルAの内容とファイルBの内容は同じである。

  要点：ハッシュ値が一致すれば内容は同一、出力長は入力長によらず一定

  ハッシュ関数は同じ入力に対して常に同じ値を返し、わずかでも内容が違えば全く異なる値になる。SHA-256の出力は256ビットあり、異なる内容が偶然同じ値になる確率は事実上無視できる。したがって2つのファイルのハッシュ値が完全に一致していれば、内容が同一であると考えるのが妥当である。

  出典：令和1年度 秋期 情報セキュリティマネジメント試験 午前 問12（IPA）