公開鍵暗号とは何ですか?

公開キー暗号化 (PKC) は非対称暗号化とも呼ばれ、公開キーと秘密キーの両方を使用するメカニズムであり、単一のキーを使用する対称暗号化に対応します。キー ペアを使用すると、PKC に独自の機能と特性が与えられ、他の暗号化テクノロジに存在する固有の課題を解決できます。この形式の暗号化は現代のコンピューター セキュリティにおける重要な原則となっており、成長する暗号通貨エコシステムの重要な要素となっています。


公開キー暗号化の仕組み

PKC システムでは、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 つのキーは完全に異なるため、秘密キーのセキュリティが損なわれることを心配することなく、公開キーを安全に共有できます。非対称キーのペアの各セットは一意であるため、公開キーを使用して暗号化された情報は、対応する秘密キーを保持している人のみが読み取ることができます。

さらに、非対称暗号化アルゴリズムによって生成されるキー ペアは数学的に関連しているため、そのキーの長さは対称暗号化で使用されるものよりもはるかに長くなります。その長さは通常 1024 ビットまたは 2048 ビットであるため、公開キーを使用して対応する秘密キーを計算することは非常に困難になります。現在、最も一般的な非対称暗号化アルゴリズムは RSA と呼ばれます。 RSA スキームでは、キーは 2 つの数値 (通常は 2 つの大きな素数) を乗算し、共通係数を取ることによって生成されます。モジュールは 2 つのキーを生成します。1 つは共有できる公開キー、もう 1 つは秘密にしておく必要がある秘密キーです。 RSA アルゴリズムは、1977 年に Rivest、Shamir、Adleman によって初めて提案されました (いわゆる RSA) が、今でも公開キー暗号化システムの重要な部分を占めています。


暗号化ツールとして PKC を使用する

公開キー暗号化は、対称アルゴリズムにおける長年の問題、つまり暗号化キーと復号化キー間の通信の問題を解決します。安全でない接続を介して対称キーを送信すると、対称キーが第三者に公開される危険があり、共有キーで暗号化された情報が第三者に読み取られる可能性があります。この問題を解決するために、Diffie-Hellman 鍵交換プロトコルなどの暗号化技術が存在しますが、これらの鍵は依然として脆弱です。公開キー暗号化では、この問題についてまったく心配する必要はなく、暗号化に使用されるキーはネットワーク接続全体で共有できます。この時点で、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。


デジタル署名の使用例

非対称暗号化アルゴリズムの別の用途は、データを検証するためのデジタル署名の使用です。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。メッセージの送信後、受信者は送信者の公開キーを使用して署名を検証し、メッセージの送信元を検証し、メッセージが改ざんされていないことを確認できます。場合によっては、ハッシュ自体が暗号化される可能性があるため、デジタル署名と暗号化技術が同時に適用されます。ただし、すべてのデジタル署名システムが暗号化テクノロジーを使用しているわけではないことに注意してください。

 

制限

実際、PKC はコンピューターのセキュリティを向上させ、情報の整合性を検証するために使用できますが、一定の制限もあります。暗号化と復号化には複雑な数学的演算が含まれるため、大量のデータを処理する場合、非対称アルゴリズムは若干遅くなる可能性があります。また、このタイプの暗号化は、秘密キーの機密性の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開示されると、対応する公開キーを使用して暗号化された情報のセキュリティが危険にさらされます。ユーザーの秘密キーを誤って紛失する場合もあります。その場合、ユーザーは暗号化されたデータにアクセスできなくなります。


公開鍵暗号の応用

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、公開キー暗号化を使用して電子メールを暗号化し、内容の機密性を確保できます。 Web サイトへの安全な接続を可能にする Secure Socket Layer (SSL) プロトコルでも、非対称暗号化が使用されます。 PKC システムは、有権者が自宅のコンピューターで選挙に参加できるようにする安全な電子投票環境を模索するためにも使用されています。

PKCの特徴はブロックチェーンや仮想通貨技術でも顕著です。新しい暗号通貨ウォレットが作成されると、鍵のペア (公開鍵と秘密鍵) 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生成され、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。トランザクションがデジタル署名内の認証済みハッシュによって検証されると、ブロックチェーン台帳に追加できます。このデジタル署名システムにより、暗号通貨ウォレットに対応する秘密鍵を持つユーザーのみがウォレットから資金にアクセスできることが保証されます。ただし、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) 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。非対称暗号アルゴリズムは、公開キーと秘密キーのペアを使用することにより、対称暗号に固有のセキュリティ問題を解決します。 PKC の使用は長年にわたって経験されており、新興分野、特にブロックチェーンと暗号通貨の分野での応用が絶えず開発されています。