基本情報技術者 2017年春期午前（科目A）問38

問題文

共通鍵暗号の鍵を見つけ出そうとする、ブルートフォース攻撃に該当するものはどれか。

🖊️ 解答を隠して解いてみる

選択肢

ア：一組の平文と暗号文が与えられたとき、全ての鍵候補を一つずつ試して鍵を見つけ出す。（正解）

イ：平文と暗号文と鍵の関係を表す代数式を手掛かりにして鍵を見つけ出す。

ウ：平文の一部分の情報と、暗号文の一部分の情報との間の統計的相関を手掛かりにして鍵を見つけ出す。

エ：平文を一定量変化させたときの暗号文の変化から鍵を見つけ出す。

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ブルートフォース攻撃【午前解説】

正解の理由

アの「一組の平文と暗号文が与えられたとき、全ての鍵候補を一つずつ試して鍵を見つけ出す。」は、まさに総当たり（ブルートフォース、総当たり攻撃）の定義です。ブルートフォースは鍵空間の全候補を順に試験し、復号結果が既知の平文と一致するかを確認して鍵を確定します。他の選択肢は統計的手法、差分解析、代数的解析といった別の暗号解析法を説明しており、ブルートフォースとは異なります。

解法ステップ

各選択肢の記述からどの暗号解析手法を説明しているかを判別する。
「全ての鍵候補を一つずつ試す」表現があれば、それがブルートフォース（総当たり）であると確定する。
他の選択肢はそれぞれ「代数的手法」「統計的相関（線形攻撃）」「差分攻撃」に対応するため、それらがブルートフォースでないことを確認する。

選択肢別の誤答解説

ア: 正解。鍵空間の全候補を試す総当たり攻撃（ブルートフォース）を正確に表す記述です。
イ: 誤り。平文・暗号文・鍵の関係を代数式として設定しそれを解くのは代数的攻撃（アルジェブラ攻撃）であり、総当たりとは異なります。
ウ: 誤り。平文の一部分と暗号文の統計的相関を利用するのは線形暗号解析などの統計的手法で、鍵を逐次試すブルートフォースではありません。
エ: 誤り。平文を変化させたときの暗号文の変化を利用するのは差分暗号解析（差分攻撃）で、これも総当たりとは別の解析理論です。

よくある誤解

「既知平文がある＝ブルートフォース」と混同しやすいが、既知平文はブルートフォースの検証材料になり得るだけで、攻撃手法そのものは総当たりである点を区別する必要があります。
「平文を変化させる攻撃＝ブルートフォース」と誤認する場合がありますが、平文の変化に対する暗号文の差を利用するのは差分攻撃であり原理が異なります。

補足コラム

ブルートフォース攻撃の計算量は鍵長

k

に対して概ね

O (2^{k})

です。例えば鍵長が 56 ビットなら試行回数は最大で

2^{56}

、128 ビットなら

2^{128}

と急激に増大します。実務では十分に長い鍵長を選ぶことで現実的な時間でのブルートフォース成功を防げます。なお既知平文があると候補鍵の判定（正誤の照合）は容易になりますが、攻撃の本質は「試す」ことにあります。

FAQ

Q1: ブルートフォースは暗号方式（共通鍵／公開鍵）どちらにも使われますか？
A1: はい。理論上は共通鍵・公開鍵ともに鍵空間を全探索すれば解けますが、鍵長と計算コスト次第で実現可能性が変わります。

Q2: 既知平文がなければブルートフォースは使えないですか？
A2: いいえ。既知平文は鍵判定を容易にしますが、候補鍵を試して正解を見つけるには検証手段が必要です。検証手段が限られる場合は攻撃が難しくなることがあります。

Q3: 線形攻撃や差分攻撃がブルートフォースより有利な点は？
A3: 線形・差分・代数攻撃は暗号の統計的性質や構造を突くことで、必要試行回数を大幅に削減できる場合があり、鍵長に比べて実用的に攻撃可能になることがあります。

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