現代暗号は主に2つの主要な分野に分かれています: 共通鍵暗号と非対称暗号です。共通鍵暗号は通常、対称暗号と同等視される一方で、非対称暗号は2つの基本的な応用を含みます: 公開鍵暗号とデジタル署名です。この分類は次のように構成できます:対称暗号:- 対称キー暗号化非対称暗号化(oキー pública):- 非対称暗号化- デジタル署名 ( 暗号化の有無 )この記事では、共通鍵暗号と非対称暗号アルゴリズムの検討に焦点を当てます。## 対称暗号化と非対称暗号化の違いこの二つの方法の主な違いは、使用される鍵の数にあります。共通鍵暗号アルゴリズムは一つの鍵を使用しますが、非対称アルゴリズムは関連性のあるが異なる二つの鍵を使用します。この見かけの単純さは、重要な機能的および適用上の違いを伴います。## キー間の関係暗号学において、アルゴリズムは情報を暗号化および復号化するためのビット列として鍵を生成します。これらの鍵の使用方法が、共通鍵暗号方式と非対称方式の違いを生み出します。共通鍵暗号は両方の操作に同じ鍵を使用しますが、非対称暗号は暗号化に1つの鍵を使用し、復号化に別の鍵を使用します。非対称システムでは、暗号化鍵(公開)は自由に共有できますが、復号化鍵(秘密)は秘密に保持する必要があります。例えば、アナがカーロスに共通鍵暗号で暗号化されたメッセージを送信する場合、彼女はそれを暗号化するために使用したのと同じ鍵を提供しなければなりません。これは、第三者が通信を傍受した場合、暗号化された内容にアクセスできる可能性があることを意味します。一方、アナが非対称方式を使用する場合、カルロスの公開鍵でメッセージを暗号化し、彼は自分の秘密鍵でそれを復号します。このように、非対称暗号はより高い安全性を提供します。なぜなら、誰かがメッセージを傍受し公開鍵を手に入れたとしても、復号することはできないからです。## 鍵の長さ両方の暗号化タイプの間のもう一つの重要な違いは、ビットで測定される鍵の長さであり、各アルゴリズムのセキュリティレベルに直接関連しています。対称システムでは、鍵はランダムに選択され、その長さは通常128ビットから256ビットの間で、要求されるセキュリティレベルに応じて変動します。非対称暗号では、公開鍵と秘密鍵の間に数学的な関係が存在する必要があり、これは特定の式によって結びつけられていることを意味します。このため、攻撃者はこのパターンを利用して暗号を破る可能性があるため、非対称鍵は同等のセキュリティレベルを提供するためにかなり長くする必要があります。長さの違いは非常に顕著であり、128ビットの対称鍵と2048ビットの非対称鍵は、ほぼ同じレベルの保護を提供します。## 長所と短所各種暗号にはそれぞれの長所と短所があります。共通鍵暗号アルゴリズムは、非常に速く、必要とするコンピュータリソースが少ないですが、主な欠点は鍵の配布です。同じ鍵を暗号化と復号に使用するため、アクセスが必要なすべての人と共有しなければならず、これは自然に特定のリスクを生じさせます (前述の通り)。一方、非対称暗号は、公開鍵を使用して暗号化し、秘密鍵を使用して復号化することによって、鍵の配布の問題を解決します。しかし、非対称システムは対称システムと比較してかなり遅く、鍵の長さのためにはるかに多くの処理能力を必要とします。## 実用的なアプリケーション### 対称暗号化その速度のおかげで、共通鍵暗号は現在の多くのコンピュータシステムで情報を保護するために広く使用されています。たとえば、米国政府は機密情報を暗号化するためにAdvanced Encryption Standard (AES)を使用しています。AESは1970年代に共通鍵暗号の標準として開発された古いData Encryption Standard (DES)に取って代わりました。### 非対称暗号化非対称暗号は、複数のユーザーがメッセージやデータパッケージを暗号化および復号化する必要があるシステムで使用されます。特に、速度や処理能力が優先されない場合に適しています。簡単な例は、暗号化された電子メールであり、ここではメッセージを暗号化するために公開鍵を使用し、復号化するために秘密鍵を使用できます。### ハイブリッドシステム多くのアプリケーションでは、共通鍵暗号と非対称暗号が組み合わされています。代表的な例として、インターネット上で安全な通信を提供するために開発されたセキュリティソケットレイヤー(SSL)とトランスポートレイヤーセキュリティ(TLS)の暗号プロトコルがあります。現在、SSLプロトコルは安全ではないと見なされており、その使用は推奨されていませんが、TLSプロトコルは安全と見なされ、現代のウェブブラウザによって広く使用されています。## 暗号通貨における暗号化の使用多数の暗号通貨ウォレットは、エンドユーザーに高いレベルのセキュリティを提供するために暗号化手法を実装しています。暗号化アルゴリズムは、ユーザーがウォレットファイルのパスワードを設定する際に適用され、そのパスワードはソフトウェアにアクセスするために使用されます。しかし、ビットコインやその他の暗号通貨が公開鍵と秘密鍵のペアを使用しているため、ブロックチェーンシステムが非対称暗号化アルゴリズムを使用しているという誤解があります。前述のように、非対称暗号化とデジタル署名は非対称暗号の主な2つの応用です(共通鍵暗号)。デジタル署名システムが公開鍵と秘密鍵を提供していても、すべてが暗号化を使用しているわけではないことを強調することが重要です。実際、メッセージは暗号化を使用することなくデジタル署名を行うことができます。RSAは暗号化されたメッセージに署名するために使用できるアルゴリズムの一例ですが、Bitcoin (で使用されるデジタル署名アルゴリズムであるECDSA)は暗号化を組み込んでいません。## 最終的な感想対称暗号と非対称暗号の両方は、現在のデジタル環境において情報と機密通信を保護する上で重要な役割を果たします。両方のアプローチはそれぞれ独自の利点と欠点を持っているため、異なるシナリオでの適用が決まります。暗号技術がより高度な脅威に対処するために進化するにつれて、対称暗号システムと非対称暗号システムは、引き続き情報セキュリティの基盤となるでしょう。
対称暗号化と非対称暗号化:比較分析
現代暗号は主に2つの主要な分野に分かれています: 共通鍵暗号と非対称暗号です。共通鍵暗号は通常、対称暗号と同等視される一方で、非対称暗号は2つの基本的な応用を含みます: 公開鍵暗号とデジタル署名です。
この分類は次のように構成できます:
対称暗号:
非対称暗号化(oキー pública):
この記事では、共通鍵暗号と非対称暗号アルゴリズムの検討に焦点を当てます。
対称暗号化と非対称暗号化の違い
この二つの方法の主な違いは、使用される鍵の数にあります。共通鍵暗号アルゴリズムは一つの鍵を使用しますが、非対称アルゴリズムは関連性のあるが異なる二つの鍵を使用します。この見かけの単純さは、重要な機能的および適用上の違いを伴います。
キー間の関係
暗号学において、アルゴリズムは情報を暗号化および復号化するためのビット列として鍵を生成します。これらの鍵の使用方法が、共通鍵暗号方式と非対称方式の違いを生み出します。
共通鍵暗号は両方の操作に同じ鍵を使用しますが、非対称暗号は暗号化に1つの鍵を使用し、復号化に別の鍵を使用します。非対称システムでは、暗号化鍵(公開)は自由に共有できますが、復号化鍵(秘密)は秘密に保持する必要があります。
例えば、アナがカーロスに共通鍵暗号で暗号化されたメッセージを送信する場合、彼女はそれを暗号化するために使用したのと同じ鍵を提供しなければなりません。これは、第三者が通信を傍受した場合、暗号化された内容にアクセスできる可能性があることを意味します。
一方、アナが非対称方式を使用する場合、カルロスの公開鍵でメッセージを暗号化し、彼は自分の秘密鍵でそれを復号します。このように、非対称暗号はより高い安全性を提供します。なぜなら、誰かがメッセージを傍受し公開鍵を手に入れたとしても、復号することはできないからです。
鍵の長さ
両方の暗号化タイプの間のもう一つの重要な違いは、ビットで測定される鍵の長さであり、各アルゴリズムのセキュリティレベルに直接関連しています。
対称システムでは、鍵はランダムに選択され、その長さは通常128ビットから256ビットの間で、要求されるセキュリティレベルに応じて変動します。非対称暗号では、公開鍵と秘密鍵の間に数学的な関係が存在する必要があり、これは特定の式によって結びつけられていることを意味します。このため、攻撃者はこのパターンを利用して暗号を破る可能性があるため、非対称鍵は同等のセキュリティレベルを提供するためにかなり長くする必要があります。長さの違いは非常に顕著であり、128ビットの対称鍵と2048ビットの非対称鍵は、ほぼ同じレベルの保護を提供します。
長所と短所
各種暗号にはそれぞれの長所と短所があります。共通鍵暗号アルゴリズムは、非常に速く、必要とするコンピュータリソースが少ないですが、主な欠点は鍵の配布です。同じ鍵を暗号化と復号に使用するため、アクセスが必要なすべての人と共有しなければならず、これは自然に特定のリスクを生じさせます (前述の通り)。
一方、非対称暗号は、公開鍵を使用して暗号化し、秘密鍵を使用して復号化することによって、鍵の配布の問題を解決します。しかし、非対称システムは対称システムと比較してかなり遅く、鍵の長さのためにはるかに多くの処理能力を必要とします。
実用的なアプリケーション
対称暗号化
その速度のおかげで、共通鍵暗号は現在の多くのコンピュータシステムで情報を保護するために広く使用されています。たとえば、米国政府は機密情報を暗号化するためにAdvanced Encryption Standard (AES)を使用しています。AESは1970年代に共通鍵暗号の標準として開発された古いData Encryption Standard (DES)に取って代わりました。
非対称暗号化
非対称暗号は、複数のユーザーがメッセージやデータパッケージを暗号化および復号化する必要があるシステムで使用されます。特に、速度や処理能力が優先されない場合に適しています。簡単な例は、暗号化された電子メールであり、ここではメッセージを暗号化するために公開鍵を使用し、復号化するために秘密鍵を使用できます。
ハイブリッドシステム
多くのアプリケーションでは、共通鍵暗号と非対称暗号が組み合わされています。代表的な例として、インターネット上で安全な通信を提供するために開発されたセキュリティソケットレイヤー(SSL)とトランスポートレイヤーセキュリティ(TLS)の暗号プロトコルがあります。現在、SSLプロトコルは安全ではないと見なされており、その使用は推奨されていませんが、TLSプロトコルは安全と見なされ、現代のウェブブラウザによって広く使用されています。
暗号通貨における暗号化の使用
多数の暗号通貨ウォレットは、エンドユーザーに高いレベルのセキュリティを提供するために暗号化手法を実装しています。暗号化アルゴリズムは、ユーザーがウォレットファイルのパスワードを設定する際に適用され、そのパスワードはソフトウェアにアクセスするために使用されます。
しかし、ビットコインやその他の暗号通貨が公開鍵と秘密鍵のペアを使用しているため、ブロックチェーンシステムが非対称暗号化アルゴリズムを使用しているという誤解があります。前述のように、非対称暗号化とデジタル署名は非対称暗号の主な2つの応用です(共通鍵暗号)。
デジタル署名システムが公開鍵と秘密鍵を提供していても、すべてが暗号化を使用しているわけではないことを強調することが重要です。実際、メッセージは暗号化を使用することなくデジタル署名を行うことができます。RSAは暗号化されたメッセージに署名するために使用できるアルゴリズムの一例ですが、Bitcoin (で使用されるデジタル署名アルゴリズムであるECDSA)は暗号化を組み込んでいません。
最終的な感想
対称暗号と非対称暗号の両方は、現在のデジタル環境において情報と機密通信を保護する上で重要な役割を果たします。両方のアプローチはそれぞれ独自の利点と欠点を持っているため、異なるシナリオでの適用が決まります。暗号技術がより高度な脅威に対処するために進化するにつれて、対称暗号システムと非対称暗号システムは、引き続き情報セキュリティの基盤となるでしょう。