公開鍵暗号化とは何ですか?

公開キー暗号化 (PKC) は、非対称暗号化とも呼ばれ、対称暗号化で使用される単一のキーとは対照的に、秘密キーと公開キーの両方を使用するメカニズムです。キー ペアの使用により、PKC には、他の暗号化技術に固有の課題を解決するために使用できる独自の特性と機能のセットが与えられます。この形式の暗号化は、現代のコンピューター セキュリティの重要な要素になっているだけでなく、暗号通貨エコシステムの発展にとって重要な要素となっています。


公開キー暗号化はどのように機能しますか?

PKC スキームでは、送信者は公開キーを使用して情報を暗号化し、受信者は秘密キーを使用して情報を復号化します。 2 つのキーは、秘密キーのセキュリティに影響を与えることなく公開キーを安全に共有できるという点で異なります。非対称キーの各ペアは一意であるため、公開キーで暗号化されたメッセージは、対応する秘密キーの所有者のみが読み取ることができます。

非対称暗号化アルゴリズムは数学的にリンクされたキー ペアを生成するため、キーの長さは対称暗号化によって生成されるキー ペアよりもはるかに長くなります。この長い長さ (通常は 1,024 ～ 2,048 ビット) により、公開キーから秘密キーを計算することが非常に困難になります。現在使用されている非対称暗号化の最も一般的なアルゴリズムの 1 つは RSA と呼ばれます。 RSA スキームでは、2 つの数値 (通常は 2 つの大きな素数) を乗算する法を使用してキーが生成されます。より簡単に言うと、モジュールは 2 つの鍵（共有できる公開鍵と秘密にしておく必要がある秘密鍵）を生成します。 RSA アルゴリズムは 1977 年に Rivest、Shamir、Adleman によって初めて説明され (RSA はこれら 3 つの頭文字を組み合わせたものです)、今でも公開鍵暗号システムの重要なコンポーネントです。


PKC - 暗号化ツール

公開キー暗号化は、対称アルゴリズムの長年の問題の 1 つである、暗号化と復号化の両方に使用されるキーの通信の問題を解決します。安全でない接続を介してキーを送信すると、共有キーで暗号化されたメッセージが第三者に公開される危険があります。この問題を解決する暗号化技術 (Diffie-Hellman-Merkle 鍵交換プロトコルなど) はありますが、攻撃のリスクは依然として存在します。対照的に、公開キー暗号化を使用すると、暗号化に使用されるキーをあらゆる接続間で安全に共有できます。その結果、非対称アルゴリズムは対称アルゴリズムよりも高いレベルの保護を提供します。


電子署名を作成するアプリケーション

非対称暗号化アルゴリズムの別の用途は、デジタル署名によるデータ認証です。基本的に、デジタル署名はメッセージ内のデータを使用して作成されたハッシュです。メッセージが送信されるとき、受信者はメッセージの送信元を認証し、メッセージが偽造されていないことを確認する方法として、送信者の公開キーを使用して署名を検証できます。場合によっては、デジタル署名と暗号化が、メッセージの一部として暗号化されるハッシュ自体と組み合わせて適用されます。ただし、すべてのデジタル署名方式で暗号化技術が使用されているわけではないことに注意してください。


制限

PKC はコンピュータのセキュリティを強化し、メッセージの整合性を検証するために使用できますが、いくつかの制限があります。暗号化と復号化には複雑な数学が含まれるため、大量のデータを処理する必要がある場合、非対称アルゴリズムは非常に遅くなる可能性があります。このタイプの暗号化は、秘密キーが秘密に保たれるという前提にも大きく依存しています。秘密キーが誤って共有または公開されると、対応する公開キーで暗号化されたすべてのメッセージのセキュリティが危険にさらされます。ユーザーが秘密キーを誤って紛失することもあり、その場合、暗号化されたデータにアクセスできなくなります。


公開鍵暗号化アプリケーション

このタイプの暗号化は、機密情報のセキュリティを提供するために、多くの最新のコンピューター システムで使用されています。たとえば、電子メールは公開キー暗号化技術を使用して暗号化され、コンテンツの秘密を保つことができます。 Secure Sockets Layer (SSL) プロトコルは、非対称暗号化を使用する Web サイトへの安全な接続を支援します。 PKC システムは、有権者が自宅のコンピューターから選挙に参加できる安全な電子投票環境を提供する手段としても使用されています。

PKC はブロックチェーン技術と暗号通貨でも顕著な存在感を示しています。新しい暗号通貨ウォレットが設定されると、キー ペア (公開キーと秘密キー) が生成されます。パブリック アドレスは公開キーを使用して作成され、他のユーザーと安全に共有できます。一方、秘密キーはデジタル署名の作成とトランザクションの検証に使用されるため、秘密にしておかなければなりません。デジタル署名に含まれるハッシュを確認することでトランザクションが検証されると、ブロックチェーン台帳に追加できます。デジタル署名検証システムにより、それぞれの暗号通貨ウォレットにリンクされた秘密キーを持つ人だけが資金を引き出すことができることが保証されます。暗号通貨アプリケーションで使用される非対称暗号は、コンピューターのセキュリティ目的で使用されるものとは異なることに注意してください。たとえば、ビットコインとイーサリアムは、楕円曲線デジタル署名アルゴリズム (ECDSA) と呼ばれる特殊な暗号化を使用してトランザクションを検証します。

コンピューターのセキュリティから暗号通貨取引の検証に至るまで、公開キー暗号化は最新のデジタル システムのセキュリティを確保する上で重要な役割を果たしています。非対称暗号化アルゴリズムは、公開キーと秘密キーをペアで使用することにより、対称暗号化によって生じる基本的なセキュリティ問題を解決します。 PKC は長年使用されてきましたが、特にブロックチェーンと暗号通貨の分野では、新しい用途やアプリケーションが定期的に開発されています。