現代暗号学の分野では、主に2つの研究分野が区別されます：対称暗号と非対称暗号です。対称暗号は通常、対称暗号学に関連付けられ、一方、非対称暗号は2つの基本的な応用を含みます：非対称暗号とデジタル署名です。この分類は次のように表現できます:対称鍵暗号は対称暗号を含み、非対称鍵暗号(、つまり公開鍵暗号)は非対称暗号とデジタル署名の両方を含み、暗号化の使用を伴う場合と伴わない場合があります。この記事では、対称暗号アルゴリズムと非対称暗号アルゴリズムを調べることに焦点を当てます。## 対称暗号化と非対称暗号化暗号化アルゴリズムは一般的に対称暗号と非対称暗号の2つのグループに分類されます。両者の基本的な違いは、対称アルゴリズムが単一の鍵を使用するのに対し、非対称アルゴリズムは異なるが関連性のある2つの鍵を使用することです。この一見単純な違いは重要な機能的影響を伴い、これらの暗号化方法がどのように適用されるかを決定します。## キー間の関係暗号技術の分野では、暗号アルゴリズムが情報を暗号化および復号化するために使用されるビットのシーケンスとして鍵を生成します。これらの鍵の使用方法が、対称方式と非対称方式の違いを生み出します。対称アルゴリズムは両方の操作に同じ鍵を使用するのに対し、非対称アルゴリズムは暗号化に1つの鍵、復号化に別の鍵を使用します。非対称システムでは、暗号化キーは公開鍵とも呼ばれ、自由に共有できます。対照的に、復号化キーはプライベートであり、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、彼女はそのメッセージ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、攻撃者が通信を傍受すると、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、もしアナが非対称暗号方式を使用する場合、彼女はカルロスの公開鍵を使ってメッセージを暗号化し、カルロスは彼の秘密鍵でそれを復号化することができます。このように、非対称暗号は高いセキュリティレベルを提供します。なぜなら、誰かがメッセージを傍受し、公開鍵を入手しても、それを使って何もできないからです。## 鍵の長さ対称暗号と非対称暗号のもう一つの機能的な違いは、ビットで測定される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、鍵はランダムに選ばれ、その長さは通常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関係が存在し、特定の数学的公式によって結びついています。このため、攻撃者はこのパターンを利用して暗号を破ろうとする可能性があり、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、かなり長くなる必要があります。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、ほぼ同じレベルのセキュリティを提供します。## 長所と短所これらの二種類の暗号化は、それぞれに利点と欠点があります。対称暗号アルゴリズムは、かなり高速であり、計算能力も少なくて済みますが、その主な欠点は鍵の配布です。同じ鍵を使用して情報を暗号化および復号化するため、アクセスを必要とするすべての人と共有する必要があり、これが自然にいくつかのリスクを生じさせます (前述のように)。一方、非対称暗号は、暗号化に公開鍵を使用し、復号化に秘密鍵を使用することで、鍵の配布の問題を解決します。欠点は、非対称システムは対称システムに比べて著しく遅く、鍵の長さのためにはるかに多くの処理能力を要求することです。## 実用的なアプリケーション### 対称暗号化その速度のために、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、米国政府は機密情報を暗号化するために(AES)を使用しています。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は、複数のユーザーがメッセージやデータパケットを暗号化および復号化する必要があるシステムに適用できます。特に、速度や処理能力が優先されない場合に有効です。この種のシステムの簡単な例は、暗号化された電子メールであり、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、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良い例は、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暗号プロトコルであるSecurity Sockets Layer (SSL)およびTransport Layer Security (TLS)です。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。一方、TLSプロトコルは安全であり、すべての最新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くの暗号通貨ウォレットは、最終ユーザーにより高いセキュリティレベルを提供するために暗号化方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、Gateや他の暗号通貨プラットフォームが公開鍵と秘密鍵のペアを使用するため、ブロックチェーンシステムが非対称暗号アルゴリズムを使用しているという誤解があります。それにもかかわらず、前述のように、非対称暗号とデジタル署名は非対称暗号の主な2つの使用例です(公開鍵暗号)。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していてもそうです。実際、メッセージは暗号化を使用せずにデジタル署名することができます。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、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と非対称暗号は、現在のデジタル環境における情報の安全性と機密通信の保証において重要な役割を果たします。両方の暗号方式は、有用である可能性があります。なぜなら、それぞれに独自の強みと弱みがあり、異なるシナリオで適用されるからです。暗号学がより最近の重大な脅威から自らを守るために進化し続けるにつれて、対称および非対称の暗号システムは、コンピュータセキュリティにおいて関連性を持ち続けるでしょう。
対称暗号化と非対称暗号化:比較分析
現代暗号学の分野では、主に2つの研究分野が区別されます：対称暗号と非対称暗号です。対称暗号は通常、対称暗号学に関連付けられ、一方、非対称暗号は2つの基本的な応用を含みます：非対称暗号とデジタル署名です。
この分類は次のように表現できます:
対称鍵暗号は対称暗号を含み、非対称鍵暗号(、つまり公開鍵暗号)は非対称暗号とデジタル署名の両方を含み、暗号化の使用を伴う場合と伴わない場合があります。
この記事では、対称暗号アルゴリズムと非対称暗号アルゴリズムを調べることに焦点を当てます。
対称暗号化と非対称暗号化
暗号化アルゴリズムは一般的に対称暗号と非対称暗号の2つのグループに分類されます。両者の基本的な違いは、対称アルゴリズムが単一の鍵を使用するのに対し、非対称アルゴリズムは異なるが関連性のある2つの鍵を使用することです。この一見単純な違いは重要な機能的影響を伴い、これらの暗号化方法がどのように適用されるかを決定します。
キー間の関係
暗号技術の分野では、暗号アルゴリズムが情報を暗号化および復号化するために使用されるビットのシーケンスとして鍵を生成します。これらの鍵の使用方法が、対称方式と非対称方式の違いを生み出します。
対称アルゴリズムは両方の操作に同じ鍵を使用するのに対し、非対称アルゴリズムは暗号化に1つの鍵、復号化に別の鍵を使用します。非対称システムでは、暗号化キーは公開鍵とも呼ばれ、自由に共有できます。対照的に、復号化キーはプライベートであり、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、彼女はそのメッセージ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、攻撃者が通信を傍受すると、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、もしアナが非対称暗号方式を使用する場合、彼女はカルロスの公開鍵を使ってメッセージを暗号化し、カルロスは彼の秘密鍵でそれを復号化することができます。このように、非対称暗号は高いセキュリティレベルを提供します。なぜなら、誰かがメッセージを傍受し、公開鍵を入手しても、それを使って何もできないからです。
鍵の長さ
対称暗号と非対称暗号のもう一つの機能的な違いは、ビットで測定される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、鍵はランダムに選ばれ、その長さは通常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関係が存在し、特定の数学的公式によって結びついています。このため、攻撃者はこのパターンを利用して暗号を破ろうとする可能性があり、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、かなり長くなる必要があります。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、ほぼ同じレベルのセキュリティを提供します。
長所と短所
これらの二種類の暗号化は、それぞれに利点と欠点があります。対称暗号アルゴリズムは、かなり高速であり、計算能力も少なくて済みますが、その主な欠点は鍵の配布です。同じ鍵を使用して情報を暗号化および復号化するため、アクセスを必要とするすべての人と共有する必要があり、これが自然にいくつかのリスクを生じさせます (前述のように)。
一方、非対称暗号は、暗号化に公開鍵を使用し、復号化に秘密鍵を使用することで、鍵の配布の問題を解決します。欠点は、非対称システムは対称システムに比べて著しく遅く、鍵の長さのためにはるかに多くの処理能力を要求することです。
実用的なアプリケーション
対称暗号化
その速度のために、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、米国政府は機密情報を暗号化するために(AES)を使用しています。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
非対称暗号は、複数のユーザーがメッセージやデータパケットを暗号化および復号化する必要があるシステムに適用できます。特に、速度や処理能力が優先されない場合に有効です。この種のシステムの簡単な例は、暗号化された電子メールであり、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、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良い例は、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暗号プロトコルであるSecurity Sockets Layer (SSL)およびTransport Layer Security (TLS)です。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。一方、TLSプロトコルは安全であり、すべての最新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
多くの暗号通貨ウォレットは、最終ユーザーにより高いセキュリティレベルを提供するために暗号化方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、Gateや他の暗号通貨プラットフォームが公開鍵と秘密鍵のペアを使用するため、ブロックチェーンシステムが非対称暗号アルゴリズムを使用しているという誤解があります。それにもかかわらず、前述のように、非対称暗号とデジタル署名は非対称暗号の主な2つの使用例です(公開鍵暗号)。
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していてもそうです。実際、メッセージは暗号化を使用せずにデジタル署名することができます。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、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
対称暗号と非対称暗号は、現在のデジタル環境における情報の安全性と機密通信の保証において重要な役割を果たします。両方の暗号方式は、有用である可能性があります。なぜなら、それぞれに独自の強みと弱みがあり、異なるシナリオで適用されるからです。暗号学がより最近の重大な脅威から自らを守るために進化し続けるにつれて、対称および非対称の暗号システムは、コンピュータセキュリティにおいて関連性を持ち続けるでしょう。