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共通鍵暗号方式

① 物語性を取り入れた説明

心配性のケイコは、データの安全について常に気を配っていました。ある日、彼女はパソコン教室の先生に「共通鍵暗号方式」という用語について尋ねました。

ケイコ: 「先生、『共通鍵暗号方式』って何ですか？」

先生: 「共通鍵暗号方式は、暗号化と復号化に同じ鍵を使用する暗号化の方法だよ。これはまるで、秘密の手紙を友達と特別なコードで書き合うようなものだね。」

ケイコ: 「それはどうして重要なんですか？」

先生: 「同じ鍵を使うことで、データを安全に送受信できるんだ。ただし、鍵は秘密に保たなければならないよ。鍵が漏れると、誰でもそのデータを読めてしまうからね。そのことから秘密鍵暗号方式とも呼ばれるんだ」

ケイコ: 「その“同じ鍵”というのはどうやって手に入れたり受け渡ししたらいいのですか？」

先生: 「それは大切な質問だね。共通鍵暗号方式では、鍵の配布と管理が重要になる。通常、鍵は安全な方法で交換される必要があるんだ。例えば、直接会って手渡すか、別の安全な通信手段を使って送る方法があるよ。」

ケイコ: 「なるほど、だから、鍵を誰かに知られたら問題なんですね。」

先生: 「その通り。鍵が漏れると、暗号化されたメッセージは安全ではなくなる。だから、鍵を安全に保管し、信頼できる相手とだけ共有することが不可欠なんだ。」

ケイコ: 「鍵は具体的にはパスワードということですか？」

先生: 「そうだね、鍵は一種のパスワードのようなものだと考えることができるよ。ただし、共通鍵暗号方式で使用される鍵は通常のパスワードよりもはるかに複雑で、ランダムな文字列で構成されることが多いんだ。」

ケイコ: 「なるほど、だからもっと安全なんですね。」

先生: 「正解。共通鍵暗号方式では、この複雑な鍵がデータを暗号化し、同じ鍵がそのデータを復号化するんだ。だから、鍵が強く、安全に管理されていることが、この暗号方式の有効性を保つ鍵となるんだよ。」

ケイコ: 「でも私は共通鍵を入力したり使ったことがない気がするのですけど、プログラムが自動的に使用しているということですか？」

先生: 「その通り、ケイコ。日常生活で我々が使っている多くの暗号化システムでは、鍵の取り扱いは裏側で自動的に行われているんだ。例えば、オンラインバンキングやメールの暗号化などは、ユーザーが直接鍵を扱うことなく、プログラムが自動で処理しているよ。」

ケイコ: 「なるほど、だから私たちはそのプロセスに気づかないんですね。」

先生: 「正確にはそうだね。暗号化は複雑なプロセスだけど、ユーザーには透明で、背景で安全にデータを守ってくれているんだよ。」

② 実際の事例

共通鍵暗号方式は、企業や自治体で広く使用されています。例えば、ある企業では社内通信に共通鍵暗号方式を利用しており、従業員間の機密情報を安全にやりとりしています。

また、自治体では、市民の個人情報を扱うデータベースのセキュリティを強化するために、共通鍵暗号方式を導入しています。これにより、データの漏洩を防ぎ、市民のプライバシーを守っています。

➂クイズや小テスト

クイズ1　共通鍵暗号方式の主な特徴は何ですか？

A. 複数の鍵を使用する
B. 同一の鍵を使用する
C. 鍵を使用しない

クイズ2　共通鍵暗号方式で重要なのは何ですか？

A. 鍵の長さ
B. 鍵の秘密保持
C. 鍵の交換頻度

クイズ3　共通鍵暗号方式はどのようなデータに適していますか？

A. 大量のデータ
B. 短いメッセージ
C. 公開情報

回答

クイズ1の答え: B 同一の鍵を使用する

クイズ2の答え: B 鍵の秘密保持

クイズ3の答え: A 大量のデータ

応用情報技術者平成28年春期 午前問37

正解

ア　

解説

ア： AES (Advanced Encryption Standard)

AESは共通鍵暗号方式の一例です。共通鍵暗号方式では、暗号化と復号化に同じ鍵が使用されます。AESは、その強力なセキュリティと効率の良さから、広く使われている共通鍵暗号方式の一つです。

イ： ElGamal暗号

ElGamal暗号は公開鍵暗号方式の一例です。公開鍵暗号方式では、暗号化には公開鍵が、復号化には別の秘密鍵が使用されます。

ウ： RSA

RSAもまた公開鍵暗号方式です。RSAでは、異なる二つの鍵が使われます。一つは公開鍵で広く共有され、もう一つは秘密鍵で個人が秘密に保持します。

エ： 楕円曲線暗号

楕円曲線暗号も公開鍵暗号方式の一種であり、RSAやElGamal暗号と同じく、暗号化と復号化に異なる鍵が使われます。楕円曲線暗号は、特に小さな鍵サイズで高いセキュリティレベルを達成できることで知られています。