現代暗号学の分野では、主に2つの主要な流派が区別されます: 対称暗号化と非対称暗号化です。前者は一般的に対称暗号化と関連付けられ、後者は2つの基本的な応用を含みます: 非対称暗号化とデジタル署名です。この分類は次のように体系化することができます:対称鍵暗号は対称暗号に焦点を当てているのに対し、非対称暗号は公開鍵暗号としても知られ、非対称暗号とデジタル署名を含み、暗号化を含む場合と含まない場合があります。この分析では、対称暗号アルゴリズムと非対称暗号アルゴリズムに焦点を当てます。## 対称暗号化と非対称暗号化の違い暗号化の方法は一般的に対称と非対称に分類されます。重要な違いは、対称アルゴリズムが1つの鍵を使用するのに対し、非対称アルゴリズムは関連しているが異なる2つの鍵を使用することです。この一見単純な違いは、その機能と応用において重要な影響をもたらします。## キー間の関係暗号技術の分野では、アルゴリズムは情報を暗号化および復号化するためにビットのシーケンスとしてキーを生成します。これらのキーの使用は、対称方式と非対称方式の違いを決定します。対称アルゴリズムは、両方の操作に同じ鍵を使用しますが、非対称アルゴリズムは、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、暗号化の鍵（公開鍵）は自由に共有できますが、復号化の鍵（秘密鍵）は秘密に保つ必要があります。例えば、アナがカルロスに対称暗号で保護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する必要があります。これは、第三者が通信を傍受した場合、暗号化された情報にアクセスできる可能性があることを意味します。その代わりに、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、彼が自分の秘密鍵でそれを復号化します。このように、非対称暗号はより高いレベルのセキュリティを提供します。なぜなら、誰かがメッセージを傍受し、公開鍵を取得したとしても、内容を解読することはできないからです。## 鍵の長さ両方の方法のもう一つの基本的な違いは、ビット単位で測定された鍵の長さに関連しており、各アルゴリズムのセキュリティレベルに直接結びついています。対称システムでは、鍵はランダムに選択され、その長さは一般に受け入れられている範囲が128ビットから256ビットの間で、必要なセキュリティレベルによって異なります。非対称暗号化では、公開鍵と秘密鍵の間に数学的な関係が存在し、特定の公式によって結びついている必要があります。そのため、攻撃者はこのパターンを利用して暗号化を脆弱化す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はかなり長くする必要があります。鍵の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、おおよそ同じ程度の保護を提供します。## 長所と短所各種の暗号化には、それぞれの利点と制限があります。対称アルゴリズムは、著しく高速であり、必要な計算リソースが少ないですが、その主な欠点は鍵の配布にあります。同じ鍵を暗号化と復号化に使用するため、アクセスが必要なすべての人と共有する必要があり、これは当然、一定のリスクを伴います。一方、非対称暗号化は、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に比べてかなり遅く、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ため、対称暗号は現代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。例えば、政府機関は機密情報を暗号化するために、進んだ暗号化標準(AES)を使用します。AESは1970年代に対称暗号の標準として開発された古いデータ暗号化標準(DES)に取って代わりました。### 非対称暗号化非対称暗号化は、複数のユーザーがメッセージやデータセットを暗号化および復号化する必要があるシステムで適用されます。特に、速度や処理能力が優先されない場合に有効です。簡単な例としては、暗号化された電子メールがあります。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することができます。### ハイブリッドシステム多くのアプリケーションでは、対称暗号と非対称暗号が組み合わされています。これらのハイブリッドシステムの顕著な例は、インターネット上で安全な通信を保証するために開発された暗号プロトコルTransport Layer Security (TLS)です。現在、TLSプロトコルは安全であると考えられており、現代のウェブブラウザで広く使用されています。## 暗号化における暗号通貨の領域多数の暗号通貨ウォレットは、最終ユーザーに対して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。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、暗号化アルゴリズムが適用され、それがソフトウェアへのアクセスに使用されます。しかし、ビットコインや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。しかし、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2つの主要な応用です。その結果、すべてのデジタル署名システムが暗号化を使用するわけではなく、公開鍵と秘密鍵を提供する場合でもそうです。実際、メッセージは暗号化を使用せずにデジタル署名されることがあります。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、ビットコイン(で使用されるデジタル署名アルゴリズムであるECDSA)は暗号化を含みません。## 最終的な感想対称暗号化と非対称暗号化は、現在のデジタル環境における情報と機密通信の保護において重要な役割を果たしています。どちらの方法もそれぞれの強みと弱みがあるため、異なるシナリオで利用されます。暗号学がより洗練された重大な脅威に対処するために進化するにつれて、対称および非対称暗号システムは情報セキュリティの分野での重要性を維持し続けるでしょう。
対称暗号化と非対称暗号化のベンチマーク
現代暗号学の分野では、主に2つの主要な流派が区別されます: 対称暗号化と非対称暗号化です。前者は一般的に対称暗号化と関連付けられ、後者は2つの基本的な応用を含みます: 非対称暗号化とデジタル署名です。
この分類は次のように体系化することができます:
対称鍵暗号は対称暗号に焦点を当てているのに対し、非対称暗号は公開鍵暗号としても知られ、非対称暗号とデジタル署名を含み、暗号化を含む場合と含まない場合があります。
この分析では、対称暗号アルゴリズムと非対称暗号アルゴリズムに焦点を当てます。
対称暗号化と非対称暗号化の違い
暗号化の方法は一般的に対称と非対称に分類されます。重要な違いは、対称アルゴリズムが1つの鍵を使用するのに対し、非対称アルゴリズムは関連しているが異なる2つの鍵を使用することです。この一見単純な違いは、その機能と応用において重要な影響をもたらします。
キー間の関係
暗号技術の分野では、アルゴリズムは情報を暗号化および復号化するためにビットのシーケンスとしてキーを生成します。これらのキーの使用は、対称方式と非対称方式の違いを決定します。
対称アルゴリズムは、両方の操作に同じ鍵を使用しますが、非対称アルゴリズムは、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、暗号化の鍵（公開鍵）は自由に共有できますが、復号化の鍵（秘密鍵）は秘密に保つ必要があります。
例えば、アナがカルロスに対称暗号で保護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する必要があります。これは、第三者が通信を傍受した場合、暗号化された情報にアクセスできる可能性があることを意味します。
その代わりに、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、彼が自分の秘密鍵でそれを復号化します。このように、非対称暗号はより高いレベルのセキュリティを提供します。なぜなら、誰かがメッセージを傍受し、公開鍵を取得したとしても、内容を解読することはできないからです。
鍵の長さ
両方の方法のもう一つの基本的な違いは、ビット単位で測定された鍵の長さに関連しており、各アルゴリズムのセキュリティレベルに直接結びついています。
対称システムでは、鍵はランダムに選択され、その長さは一般に受け入れられている範囲が128ビットから256ビットの間で、必要なセキュリティレベルによって異なります。非対称暗号化では、公開鍵と秘密鍵の間に数学的な関係が存在し、特定の公式によって結びついている必要があります。そのため、攻撃者はこのパターンを利用して暗号化を脆弱化す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はかなり長くする必要があります。鍵の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、おおよそ同じ程度の保護を提供します。
長所と短所
各種の暗号化には、それぞれの利点と制限があります。対称アルゴリズムは、著しく高速であり、必要な計算リソースが少ないですが、その主な欠点は鍵の配布にあります。同じ鍵を暗号化と復号化に使用するため、アクセスが必要なすべての人と共有する必要があり、これは当然、一定のリスクを伴います。
一方、非対称暗号化は、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に比べてかなり遅く、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
その速度のため、対称暗号は現代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。例えば、政府機関は機密情報を暗号化するために、進んだ暗号化標準(AES)を使用します。AESは1970年代に対称暗号の標準として開発された古いデータ暗号化標準(DES)に取って代わりました。
非対称暗号化
非対称暗号化は、複数のユーザーがメッセージやデータセットを暗号化および復号化する必要があるシステムで適用されます。特に、速度や処理能力が優先されない場合に有効です。簡単な例としては、暗号化された電子メールがあります。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することができます。
ハイブリッドシステム
多くのアプリケーションでは、対称暗号と非対称暗号が組み合わされています。これらのハイブリッドシステムの顕著な例は、インターネット上で安全な通信を保証するために開発された暗号プロトコルTransport Layer Security (TLS)です。現在、TLSプロトコルは安全であると考えられており、現代のウェブブラウザで広く使用されています。
暗号化における暗号通貨の領域
多数の暗号通貨ウォレットは、最終ユーザーに対して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。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、暗号化アルゴリズムが適用され、それがソフトウェアへのアクセスに使用されます。
しかし、ビットコインや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。しかし、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2つの主要な応用です。
その結果、すべてのデジタル署名システムが暗号化を使用するわけではなく、公開鍵と秘密鍵を提供する場合でもそうです。実際、メッセージは暗号化を使用せずにデジタル署名されることがあります。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、ビットコイン(で使用されるデジタル署名アルゴリズムであるECDSA)は暗号化を含みません。
最終的な感想
対称暗号化と非対称暗号化は、現在のデジタル環境における情報と機密通信の保護において重要な役割を果たしています。どちらの方法もそれぞれの強みと弱みがあるため、異なるシナリオで利用されます。暗号学がより洗練された重大な脅威に対処するために進化するにつれて、対称および非対称暗号システムは情報セキュリティの分野での重要性を維持し続けるでしょう。