暗号・ハッシュ・電子署名

解説（テキスト版）

はじめに

情シスには、こんな相談が届きます。ファイルにパスワードを付けて送りたい。でも、パスワードも同じメールで送っていいですか、と聞かれる。

あるいは、ホームページの証明書の期限が、もうすぐ切れます、と委託先から連絡が来る。証明書とは、そもそも何ですか、と聞かれる。

暗号の話は、難しそうで、避けたくなります。私も最初は、そうでした。でも、使い分けの考え方は、シンプルです。

今日は、暗号、ハッシュ、電子署名の基礎を、数式なしでお話しします。

一言で言うと

先に、一言でまとめます。暗号は、読めなくする技術です。ハッシュは、改ざんに気づく技術です。電子署名は、本人が作った、変わっていない、と証明する技術です。

第1回の言葉でいえば、暗号は機密性、ハッシュは完全性、電子署名は、真正性と否認防止を支えます。

基礎編のどこか

第4回は、認証と認可と記録でした。人を確かめる、仕組みの話です。

今日は、情報そのものを守る、技術の話です。通信や、保存や、書類に、広く使われています。

ネットワーク編で出てきた、LGPKIや、マイナンバーカードの電子署名も、今日の仕組みの上に成り立っています。

暗号：共通鍵

まず、暗号です。情報を、鍵がないと読めない形に変えることを、暗号化。元に戻すことを、復号と言います。

いちばん分かりやすいのが、共通鍵暗号です。暗号化と復号に、同じ鍵を使います。金庫に、同じ鍵で、しまうことも、取り出すこともできる、というイメージです。

処理が速いのが利点です。ただ、困る点があります。相手に、その鍵を、どうやって安全に渡すのか、という問題です。

冒頭の、ファイルのパスワードを、同じメールで送っていいか、という相談は、まさにこの問題です。鍵と鍵のかかった箱を、同じ道で送ると、意味が薄くなります。別の経路で渡す、という考え方が基本です。

暗号：公開鍵

この、鍵を渡す問題を解くのが、公開鍵暗号です。鍵が、2つで1組になっています。公開鍵と、秘密鍵です。

公開鍵は、誰に見せてもかまいません。秘密鍵は、持ち主だけが、大切に持ちます。

公開鍵で暗号化したものは、対になる秘密鍵でしか、復号できません。つまり、相手の公開鍵を、手に入れさえすれば、誰でも、その人あてに、暗号化して送れます。

処理は、共通鍵より重いので、実際には、組み合わせて使います。最初に公開鍵で、共通鍵を安全に渡して、そのあとは、共通鍵で、速くやり取りします。ホームページの、httpsの通信が、この形です。

ハッシュ

次に、ハッシュです。データから、決まった長さの、短い値を作る計算です。この値を、ハッシュ値と言います。

性質は、3つあります。同じデータからは、いつも同じハッシュ値ができる。データが1文字でも違うと、ハッシュ値は、まったく違うものになる。そして、ハッシュ値から、元のデータには、戻せない。

使い道の一つは、改ざんの確認です。ダウンロードしたファイルの、ハッシュ値を、配布元が公開している値と比べる。一致すれば、途中で変わっていない、と分かります。

もう一つは、パスワードの保存です。システムは、パスワードそのものではなく、ハッシュ値を、保存しておきます。万が一、中身が漏れても、元のパスワードは、すぐには分かりません。ただ、短くて、ありふれたパスワードは、ハッシュ値から、推測されてしまうことがあります。

電子署名

そして、電子署名です。紙の書類の、署名や押印に、あたるものです。

仕組みは、こうです。作る人が、書類のハッシュ値を、自分の秘密鍵で、署名として付けます。受け取った人は、相手の公開鍵で、その署名を確かめます。

確かめられると、2つのことが分かります。一つは、その人の秘密鍵で、署名された、ということ。もう一つは、署名のあとで、書類が変わっていない、ということです。

第1回の言葉でいえば、真正性と、完全性。そして、秘密鍵は本人しか持っていないので、あとから、私は署名していない、とは言いにくい。否認防止にも、つながります。

電子証明書と認証局

ここで、疑問が出ます。その公開鍵は、本当に、その人のものなのか。誰かが、本人になりすまして、自分の公開鍵を、配っているかもしれません。

これを解決するのが、電子証明書です。公開鍵と、持ち主の情報を、信頼できる第三者が、保証した、電子的な身分証です。保証する第三者を、認証局と呼びます。

ネットワーク編で出てきた、LGPKIは、地方公共団体のための、認証局の仕組みです。マイナンバーカードの署名用電子証明書は、公的個人認証の仕組みで、国の側の機関が、有効かどうかを確かめます。

証明書には、有効期間があります。冒頭の、ホームページの証明書の期限が切れる、という連絡は、この期間の話です。切れると、ブラウザが警告を出して、住民が、サイトを開けなくなります。

httpsと鍵マーク

身近な例が、httpsです。アドレスの頭がhttpsで、鍵のマークが付いているサイトは、通信が暗号化されています。

このとき、サーバーは、自分の電子証明書を見せます。ブラウザは、それが信頼できる認証局のものか、そして、アドレスと合っているかを、確かめます。

ただし、注意があります。鍵マークは、通信が暗号化されている、という意味です。そのサイトが、安全で、信頼できる、という意味ではありません。偽のサイトも、httpsで作れます。

ですから、住民への注意としても、鍵マークがあるから安心、とは言えません。アドレスをよく確かめる、公式の入り口から入る、という案内が大切です。

使い分けのまとめ

ここまでを、使い分けでまとめます。

他人に読まれたくないなら、暗号。保存するファイルでも、通信でも、使います。内容が変わっていないか、知りたいなら、ハッシュ。誰が作ったのか、変わっていないのかを、まとめて証明したいなら、電子署名と、電子証明書です。

どの暗号の方式を使うかも、大切です。古い方式は、弱点が見つかって、使えなくなります。国のCRYPTRECという検討では、推奨される暗号の一覧が、公開されています。システムを選ぶときや、更新するときの、手がかりになります。

現場でよくある誤解

現場でよくある誤解を、3つ挙げます。

一つ目。暗号化していれば、安心、という誤解です。鍵が漏れれば、意味がなくなります。鍵やパスワードを、どう管理して、どう渡すのかが、大事です。

二つ目。電子署名は、ただの画像の印鑑、という誤解です。電子署名は、書類が変わっていないことも、確かめられる、技術の仕組みです。

三つ目。証明書は、一度入れたら、そのまま使える、という誤解です。期限があり、切れる前に、更新が要ります。更新を忘れると、サービスが止まります。

異動してきたら最初に確かめること

では、異動してきたら、まず何を確かめればいいでしょうか。

一つ目。庁内で使っている、電子証明書の一覧です。ホームページ、メール、VPNなど、どこで、どの証明書を使っていて、期限がいつなのか、を確かめます。

二つ目。ファイルを、暗号化して送る場合の、鍵の渡し方です。庁内の手順が、決まっているかを、聞いてみます。

三つ目。証明書の更新を、誰が、いつ行うのか、です。担当者が異動すると、期限が、忘れられがちです。カレンダーや台帳に、残っているかを、見てください。