15.7.1. 暗号と署名
安全な通信のためには、通信の暗号化だけではなく、通信相手の認証、偽造の防止など、さまざまな観点で危険を排除することが必要です。 ユーザのインターネット利用時の安全を支えている HTTPS も、これらの技術の組合せで安全を担保しています。
基本の技術として以下の二つの技術があり，できることは大まかに次の通りです
- 電子署名
- 署名時点から文補の内容が書き換わっていないことを検証できる
- 暗号化と復号
- 暗号化後に正当な受信者だけが復号できる
電子署名 #
電子署名を使うストーリーとして，推薦状の署名を考えます．
電子署名は，公開鍵暗号アルゴリズムの発展とともに実用化されました．
公開鍵暗号アルゴリズムは 公開鍵
と秘密鍵
のペアを使います (あとで詳しく学びます)．
は，
秘密鍵
を使うアルゴリズムを使って，推薦状に署名
を付加します．
推薦状を受け取った人
は，署名に使った 秘密鍵とペア になる公開鍵を用いて，検証
します．
以下の時に検証は失敗します
- 署名後に文章が改竄された
- 丸ごと別の推薦状と署名に差し替えられた
- ペアをなさない公開鍵と秘密鍵が使われた
つまり，検証成功は，秘密鍵が漏洩していなければ 本人の正しい署名です．
このとき，受け取った人
のイラストに沢山の公開鍵
が描かれていることに注意してください．典型的には複数の知り合いがいるので，それぞれの署名を検証するには，対応する公開鍵をを持っている必要があります．
つまり，
\(N\)
人のコミュニティで全員の署名の検証には，全員が \(N\)
個の公開鍵 (自分のものを含めて) を持ちます．
実用的には，電子署名を施す際に暗号化を同時に行うことも多いですが，まずは分けて理解します．
暗号化と復号 #
暗号アルゴリズムは、データを秘匿するために暗号化と復号を提供する手順です。歴史では，電子署名より前から，暗号は使われてきました． 秘密のデータをコンピュータに保存したり、通信で送る際に暗号化しておけば、盗聴されても盗聴者が復号できない、できてもとても時間がかかるといった効果を期待できます。
化 を復号にはつけない慣習です。
このような暗号化を施す目的は，たとえば，盗聴の防止です．企業・自治体などで，秘密の情報を長期保存する場合も役立つかもしれません．
目的に応じて様々なアルゴリズムが使われますが，大別すると2種類に分けられます．
- 共通鍵暗号
- 暗号化の鍵と復号の鍵が共通です．そのため，鍵を秘密にします．AES256 などが有名です
- 公開鍵暗号
- 暗号化の鍵 (公開鍵) と復号の鍵 (秘密鍵) のペアを使います．公開鍵は暗号化だけができ，復号はできません． 秘密鍵だけが復号でます．公開鍵を多くの人に知ってもらって，秘密鍵だけを秘匿します． RSA や 楕円曲線暗号 が有名です。
公開鍵暗号で暗号文を送るときの流れを，下のイラストで示します．
電子署名の時と同じで，右の鳥
は，左の
さんの公開鍵を持っています．
文章の伝達は先ほどと逆で，右の鳥
から，左の
さんに送ります．
鳥
は，想定する受信者の公開鍵
で暗号化し，送ります．受信した
左の
は，自分 だけ が持つ秘密鍵で復号して中身を読みます．
公開鍵は暗号化専用で復号できないということは、慣れないと戸惑うかもしれません。 たとえば電子メールでは、送信したコピーを取っておくと便利ですが、公開鍵で暗号化した場合はそのコピーを送信者は読めません。 また複数人に同報することも電子メールでは多いですが、公開鍵暗号を使う場合は、受信者毎に別々に暗号化して送付する必要があります。