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その24「共通鍵暗号とは」 |
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■ 暗号とは 暗号、というもの自体には説明は不要かもしれません。広義の暗号には、「符丁」の類も含まれるでしょうし、日常会話でも煩雑に暗号もどきが出現します。例えば、「あれやっといて」などというものも、広い範囲では暗号になるでしょう。その内容は「流しに焦げついたお鍋があるから、クレンザーで焦げつきを削って洗っておいて」だったり、「作りかけのパズルが居間にあるから、完成させといて」だったりと、考えられるケースはさまざまで、当事者同士でしか意味が通じないからです。 もちろん主要な目的は「いちいち説明するのが面倒」だったりするケースが多いわけで、その意味では「第三者に内容を理解できないようにする」という暗号の本質的な目的からは外れていますが、結果としてその会話を傍らで聞いていても全然わからないので、暗号の一種といえないわけではありません。
変わったところでは証券取引所でも、手サインなる独特の符丁がありました。立会場での取引の連絡に使うもので、最近ではコンピュータ化されているので不要なのですが、以前は外部（立会場の上にある見学エリア）と頻繁に連絡する必要がありました。 ここで携帯電話などは立会場で使えない状態にあるというのは、かつての立会の様子を見たことがある人にはおわかりかもしれません。なにしろ狭いエリアに数千人、東京証券取引所の場合、ピーク時は3,000人前後の人間がひしめいていたそうで、各々が大声で売買をしているわけですから、手サインは必須だったわけです。ただし、ここには「暗号」の要素はあまり含まれていませんが、業界に無関係な人間にはまったくわからないという意味では、間違いなく暗号です。
ただ、暗号の観点から見るとこの2つはかなり異なります。前者は1度きりしか使われない、専門的に言えば「ワンタイムパッド（One Time Pad）」と呼ばれる極めて安全な暗号方式で、後者は置換暗号と呼ばれる、比較的原始的な暗号化方式です。 前者の場合、「真珠湾攻撃実施」を意味するもので利用されたのは1回だけでした。ですので、仮にこれを傍聴しても「さてこれは何のことだ？」ということになり、、真珠湾が攻撃されたあとで初めて「そうか、あの暗号は真珠湾攻撃の意味だったか」と理解できたわけです。 これに対し、「マリコ」の方は開戦直前の寺崎英成氏（当時アメリカの日本大使館の一等書記官）と、兄の太郎氏（当時外務省のアメリカ局長）の電話連絡で頻繁に使われました。この場合「マリコ」は「日米関係」の意味だったわけですが、頻繁に使われた結果、この電話を傍受していたFBIは簡単にその意味を推察することができ、結果として暗号の意味をなしていませんでした。 ただ、ここで挙げた例は比較的理解しやすいのですが、一般に使うにはちょっと難しい面があります。例えば、ニイタカヤマノボレにしても、もし「攻撃」ではなく「真珠湾に停泊して、現地の人からレイを10本貰って帰って来い」という命令をしようとした場合、「ニイタカヤマノボラズテイハクしてレイヲ10ホンモラッテカエッテコイ」と送ったところで、攻撃部隊は困ってしまったでしょう。そんな暗号は決まってないからです。 あるいは「マリコ」暗号にしても、懸念すべき相手国がアメリカだけではなく、世界に100カ国もあったら、親類縁者の子どもの名前を総動員しても足りないかもしれません。従って、普通の文章を暗号化し、それを復号化する一般的な方法が必要になります。 この「一般的な暗号」に関して残されているものは、遠くシーザーの時代までさかのぼります。シーザー暗号あるいはカエサル暗号と呼ばれる方法は、単純な置換による暗号化でした。これに転置と呼ばれる技法を組み合わせた暗号化は、その後も広く使われ続けました。こうした方式の1つの頂点は、第二次世界大戦でドイツが使ったエニグマ暗号機と呼ばれるものが生成した暗号ですが、これすらも最終的にはポーランドの暗号解読チームによって破られてしまいました。 ■ コンピュータにおける暗号 コンピュータが出現するまでの間、暗号とは基本的に文字からなる文章をいかに隠すかという話でしたから、置換と転置以上のアルゴリズムはなかなか出てきませんでした。ところが、コンピュータが登場し、文字もデータとして扱うようになると、従来の文字変換ではなく数学的な変換が可能になりました。これもさまざまな方式が存在するのですが、もっとも有名なのはDES（Data Encryption Standard）と呼ばれるものです。これは1977年に米国の連邦規格として採用され、政府が行なう機密保持が必要なデータ通信に使われるようになりました。 この規格は、その後ANSIでも標準化されたことで、広く一般にも利用されるようになりました。ただ、当時は冷戦真っ只中の時期だっただけに、この技術が当時の共産圏に流れることを恐れ、DESの一般の利用に関してはさまざまな制限が付きました。特に米国外への輸出に関しては厳しく取り締まられており、この結果アメリカ国内では安全性の高い（鍵の長さが長い:後述）方式が使えても、アメリカ国外では安全性に劣る（鍵の長さが短い）ものしか利用できないといった制限が長らく続きました。 さてこのDESですが、内部のアルゴリズムはデータを64bitごとに区切った上で、転置を基本とした操作を複数回（標準では16回）繰り返すことになっています。この転置を行なう際に重要なのが、「鍵」と呼ばれるデータ列です。 DESは、元のデータと鍵を複雑に組み合わせながら転置を行ない、元のデータをわからなくするという技術です。この暗号化されたデータは同じ「鍵」と組み合わせて、大まかには暗号化の逆順の処理を行なうことで元のデータを復元することができるようになっています。 このDESという暗号化方式は、すでに登場してから20年近く経過していますが、それでも未だに利用されている方式なのは、暗号化/復号化の処理が簡単なわりに、破られにくかったからです。マリコ暗号ではありませんが、どんな暗号化を行なっても、それを反復して利用する限りいつかは破られる運命にあります。DESの場合も、鍵がまったくわからないとしても、総当り処理を行なうことでいつかは暗号化を破ることが可能になります。 ただ、従来はコンピュータの能力が余りに低かったために、現実問題としては十分に強いと見られていました。しかし、最近では大幅にコンピュータの性能が上がり、また差分暗号分析と呼ばれる技術が1990年に開発されたことで、解析効率も大幅に上がりました。これらの結果、今ではオリジナルのDESでは十分な強さがあるとは考えられなくなっています。従って、比較的重要度の低い暗号に使うか、もしくはDESを3回かけることで暗号化の強度を上げる3DES（Triple DES）などといった方策が採られるのが一般的です。
■ 共通鍵暗号とは さて、前置きが大変長くなりましたが本題に移りましょう。最初に述べたマリコ暗号や、上で述べたDESに共通するのは、暗号化と復号化に同じ「鍵」が利用されることです。DESの場合を例に取れば、図1のような手順で通信が行なわれることになります。ここで問題になるのは、両方で同じ「鍵」を持たなければならないことです。こうした方式、つまり暗号化と復号化に同じ「鍵」を使う暗号化の方法を共通鍵暗号と呼びますが、インターネットで広く暗号化通信を行なう場合には、「鍵をいかに受け渡すか」が大問題になってきます。 代表的な例が、22回目にお話した「SSL」での方式です。SSLの場合、共通鍵を両方で共有するために、公開鍵暗号を使って共通鍵を送る（第22回図4での3番目の手順）という面倒なことを行なっています。共通鍵暗号を鍵付きで送ってしまったら、受け取った側ではそれを使うことができませんし、かといって鍵なしで送ってしまってそれを傍受されたら、いくら暗号化しても意味がありません。これが共通鍵暗号の最大の問題というわけです。 この問題を解決したのが公開鍵暗号という方式ですが、これは次回にお話します。
2005/01/31 10:55
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