情報システムを支える現代の「暗号技術」とは

ネット上でやりとりをされるデータは、常に傍受されるリスクにさらされています。ブロックチェーンももちろん例外ではありません。
 
 
そのため、傍受されて困るデータは、内容を読み取れない形に変換してやり取りします。この変換のことを「暗号化」といいます。そこで今回は現代の情報システムを支える暗号技術について少し見ていきましょう。

そもそも暗号の目的って?

暗号と聞くとあなたは何を思い浮かべますか。
 
 
 
暗号の意味を説明すると、例えば、2人が秘密のやり取りをする際に、人が理解できる文章を何らかのルールで他の人が理解できない形に変換することを「暗号化」といいます。
 
 
 
もとの文章を「平文」、暗号化された文章のことを「暗号文」といって、暗号分を平文に戻すことを「復号化」といいます。
 
 
 
歴史を見ると、暗号の目的としては、他の人に聞かれでは恥ずかしいことや、悪いことを企てるために(戦争の作戦、暗殺の指令など)利用されてきました。
 
 
 
コンピューターが発達する以前の暗号技術は、このようにもっぱら秘密のやりとりを行うために利用されてきました。そのため少し後ろめたい技術だと印象持っている人もいるかもしれません。

現代における暗号の使命とは

コンピューターが発達した現代において、暗号技術は、秘密のやり取りを行うための道具から逸脱して、日常生活の安心と安全を守るための万人のような役割に変わりました。
 
 
 
同時に文章の秘密を守るだけが目的ではなくなり、下記のように様々な特徴を持つようになりました。 
  1. 文書へのアクセス権を特定の人のみに限定する。
  2. 文書の内容が改ざんされていないことを保証する。
  3. 文書の作成者の署名を検証し証明する。
  4. 文書がある時点に存在した事実を証明する。
  5. 文書に記載された内容を否認できないようにする。

ブロックチェーンは暗号技術を基本としている!

暗号技術は、あらゆる情報システムの信頼性を支えています。ライフライン、交通システム、金融決済システムなど、ミッションクリティカルな世界のシステムには、必ず暗号技術が使われています。
 
 
もし、暗号技術が正常に作動しなくなると、インターネットが使えなくなるだけではなく、生活そのものが成り立たなくなる位の衝撃があるのです。
 
 
 
それにもかかわらず、暗号技術の活躍は、我々の目に触れることがほとんどないように思えます。
 
 
 
ブロックチェーンは、前述したような暗号技術の特性を巧みに組み合わせて、2人の間の秘密だけではなく、ネットワークに参加する全員が恩恵を享受できるようにする仕組みということです。
 
 
 
そのため、ブロックチェーンの仕組みを正しく理解するためには、暗号に関する数多くの前提知識が必要となるのです。

暗号技術によって成り立っている情報システムの例

  1. 電気、ガス、水道の監視や制御
  2. 電話、メールの通信内容秘匿
  3. 交通管制システムのデジタル通信
  4. 金融取引システム
仮想通貨博士
暗号技術は今や生活を支える重要な技術として利用されているのじゃ!

かつての暗号方式は?

普通、暗号には秘密の作り方(暗号化)と秘密の解き方(復号化)について、それぞれの手法と秘密を解く鍵がセットになっているのが一般的です。
 
 
紀元前から存在したアルファベットを歩数だけずらして読む、換字式の「シーザー暗号」、 16世紀に発明された、文字の配置を1文字ごとに変えその配列を記したコードブックを鍵とした転置式の「ヴィジュネル暗号」、そして、これらの暗号の特徴を組み合わせて、20世紀半ばに登場した機械式の「エニグマ暗号」など、他にもたくさんの暗号方式が存在しましたが、いずれも、暗号の「作り方」「解き方」そして「鍵」は消して外部に漏らしてはいけない秘密事項でした。
仮想通貨博士
かつての暗号は、いずれの方式においても、「作り方」「解き方」そして「鍵」は守らなければならない秘密事項だったんじゃよ!

数学理論をベースとした現代の暗号とは

コンピューターが発達して以降の現代暗号になると、数学の理論をベースとした暗号技術が主流となり、暗号の「作り方」や「解き方」、そして「鍵の作り方」までも秘密事項ではなくなりました。
 
 
秘密にしなければならないのは公開されているレシピ通りに作られた「個別の鍵」のみとなったのです。現代暗号の方式には、大きく分けて共通鍵暗号方式」「公開鍵暗号方式」の2種類が存在します。
 
 
 
これらのうち、ブロックチェーンの実装によく使われているのは「公開鍵暗号」です。その中でも、鍵の長さが他の「公開鍵暗号」と比べても短くて済む、「楕円曲線暗号」がよく使われます。
 
 
 
「公開鍵」は文字通り、広く公開してしまっても構わない鍵ですが、一方の「秘密鍵」は、文書の作成者のみが持つべき鍵で、絶対に他の誰かに知られてはいけません。
共通鍵暗号
  1. 文章を暗号化するための鍵と、暗号文を復号化する鍵が共通である。
  2. 暗号化された文書は「共通鍵」を入手することで誰でも復号化できる。
  3. 代表的な暗号方式「DES」「AES」など
公開鍵暗号
  1. 「秘密鍵」と「公開鍵」の2種類の鍵を生成して文章を暗号化する方式。
  2. 公開鍵は通信相手に渡しても安全とされている。
  3. 「秘密鍵」を用いて暗号化した文書は「公開鍵」を持ってのみ復号化できる暗号方式。
  4. 代表的な暗号方式「RSA」「楕円曲線暗号ECDSA」など

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