情報セキュリティ試験直前対策メモ２００６＝暗号化編＝

２００６年４月に情報処理技術者試験テクニカルエンジニア（情報セキュリティ）試験が実施されました。この試験の受験に向けて作成した直前対策メモを公開します。第３回目は、『暗号化』編です。

このメモは、キーワードを見て、自分なりに内容が理解できていることを確認するのが目的のため、詳しい解説は記載しておりません。今後、解説を付け加えていく予定です。

試験の受験テキスト、あるいは、専門書の選択時に、これらのキーワードの解説の有無や、解説の詳細さなどが、基準になるのではないかと思います。

暗号技術の用語と要素

１：暗号の用語

・平文（ひらぶん）：普通の文→クリアテキスト

・暗号化：平文を暗号文に変換すること

・暗号文：平文を暗号化した文

・復号：暗号文を元の平文に戻すこと

２：暗号技術の要素

・暗号化アルゴリズム：暗号化／復号の処理手順

・かぎ（キー）

３：暗号化アルゴリズムに使用される方法

・換字

・転置

４：暗号の安全性と強度

・暗号化アルゴリズムの複雑さ

・かぎの機密性：タンパー（悪意ある第三者）の暗号解読を防ぐ

・かぎの長さ

５：暗号解読

・攻撃の一種

・ブルートフォース攻撃／バースデー攻撃

・既知平文攻撃／選択平文攻撃

・タイミング攻撃／ＳＰＡ攻撃／ＤＰＡ攻撃

・サイドチャネル／テンペスト

・ショートカット法

暗号化方式の分類と比較

１：データ変換方法による分類

・ブロック暗号

・ストリーム暗号

２：かぎの使用方法による分類

・対称かぎ暗号（共通かぎ暗号）：暗号化と復号に共通の同じかぎを使う

　→ブロック暗号：DES、3DES

　→ストリーム暗号：RC4

・非対称かぎ暗号：暗号化と復号にそれぞれ別のかぎを使う

　→公開かぎ暗号

・ハッシュ暗号：元の平文（メッセージ）から要約（メッセージダイジェスト）を生成

対称かぎ暗号（共通かぎ暗号）

１：DES (Data Encryption Standard)

・かぎの長さ：56ビット

・データブロック長：64ビット

２：DES の操作モード

・ ECB (Electronic Code Book)：平文をブロックに分け、各ブロックごとに暗号化／復号

・ CBC (Cipher Block Chaining)：最初のデータブロックは IV（初期ベクタ）と XOR され、次のデータブロックは前の暗号化されたブロックと平文ブロックを XOR して暗号化

・ CFB (Cipher Feedback)：DES の暗号をストリーム処理、IV を暗号化し「平文のブロックと XOR した結果」を次の IV の一部に組み込み、次の平文のブロックを XOR する

・ OFB (Output Feedback)：DES の暗号をストリーム処理、IV を暗号化した「結果」を次の IV の一部に組み込み、次の平文のブロックを XOR する

３：AES (Advanced Encryption Standard)

・かぎの長さ：128ビット、192ビット、256ビット

・データブロック長：128ビット

４：その他の対称かぎブロック暗号

・ RC5

５：ストリーム暗号

・ RC4

　→ OFB 処理モード

６：メッセージ認証コード（ MAC / Message Authentication Code）

・メッセージは正しい送信者から送られ、メッセージは改ざんされていないこと

・ DES-MAC は CBC 処理モード

７：MISTY

・かぎの長さ：128ビット

・データブロック長：64ビット

非対称かぎ暗号（公開かぎ暗号）

１：Diffie-Hellman（ディフィー・ヘルマン）アルゴリズム

・素数の離散対数計算の困難性を使用

・ Diffie-Hellman かぎ交換法

２：RSA

・素数の離散対数計算の困難性を使用

・通信データの暗号化、署名、かぎ交換などに使用

３：ECC

・楕円曲線上の離散対数計算の困難性を使用

・通信データの暗号化、署名、かぎ交換などに使用

ハッシュ暗号方式

１：ハッシュ暗号

・ハッシュ関数を使用した暗号

・ハッシュ暗号方式で暗号化した暗号文は元の平文に戻せない

　→改ざんの確認に限定使用される

・ハッシュ関数とメッセージ認証コード（ MAC ）は、方式が違うが同じ機能

２：各ハッシュ暗号の特徴

・ MD4 (Message Digest 4)

　→ 128ビットのダイジェストを生成

・ MD5 (Message Digest 5)

　→ 128ビットのダイジェストを生成

・ SHA-1 (Secure Hash Algorithm - 1)

　→ 160ビットのダイジェストを生成

・ HMAC (Keyed-Hashing for Message Authentication Code / Hashed-based MAC)

　→ハッシュ関数と対称かぎ暗号（共通かぎ暗号）の秘密かぎ（共通かぎ）を使ってメッセージダイジェストを生成

・ OMAC (One-Key CBC MAC)

　→ブロック暗号を使用

暗号化技術の使用例

１：SSL (Secure Socket Layer)

・デジタル証明書でサーバの公開かぎを送付

・クライアントでセッションかぎの元データを送付する（サーバの公開かぎで暗号化）

・ハッシュ関数に MD5 を使用

２：TLS (Transport Layer Security)

・ハッシュ関数に HMAC を使用

３：S/MIME

・公開かぎ暗号方式、共通かぎ暗号方式、ハッシュ関数を組み合わせる

・公開かぎは認証機関から発行されたデジタル証明書で送信する

【送信者】

　⇒「電文」から【ハッシュ関数】で「ハッシュ値」を作成

　⇒「ハッシュ値」を【送信者の秘密かぎ】で暗号化

　⇒「電文＋暗号化ハッシュ値」を【送信者の共通かぎ】で暗号化

　⇒「送信者の共通かぎ」を【受信者の公開かぎ】で暗号化

　⇒「暗号化された（電文＋暗号化ハッシュ値）」と「暗号化された送信者の共通かぎ」を送信

【受信者】

　⇒「暗号化された（電文＋暗号化ハッシュ値）」と「暗号化された送信者の共通かぎ」を受信

　⇒「暗号化された送信者の共通かぎ」を【受信者の秘密かぎ】で復号

　⇒「暗号化された（電文＋暗号化ハッシュ値）」を【送信者の共通かぎ】で復号

　⇒「暗号化ハッシュ値」を【送信者の公開かぎ】で復号

　⇒「電文」から【ハッシュ関数】で「ハッシュ値」を作成して、送信されてきた「ハッシュ値」で確認

４：PGP (Pretty Good Privacy)

・公開かぎ暗号方式、共通かぎ暗号方式、ハッシュ関数を組み合わせる

・公開かぎは利用ユーザ同士で信頼性を図る

５：SSH (Secure Shell)

・共通かぎ暗号方式

暗号用乱数

・擬似乱数