ITパスポート 2010年 秋期 問55

データ通信における暗号化技術【ITパスポート 解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 用語をはっきりさせる
   • 公開鍵暗号（public-key cryptography）：鍵が2つ（公開鍵と秘密鍵）ある方式。公開鍵で暗号化、秘密鍵で復号するなど。
   • 共通鍵暗号（symmetric-key cryptography）：同じ鍵で暗号化・復号する方式。
   • ディジタル署名（digital signature）：秘密鍵で署名し、公開鍵で検証する仕組み。
2. 各選択肢が何を主張しているかを整理する。
3. 暗号化で何が守れるか（機密性）、署名で何が守れるか（完全性・真正性・否認防止）を対応させる。
4. 実際の運用（鍵配送や性能の違い）を思い出して、選択肢が現実に合っているか判断する。

選択肢別の誤答解説

• ア: 公開鍵暗号を使用してデータを暗号化する通信では、暗号化するための鍵を、どのように安全に配送するか工夫する必要がある。
  → 誤り。公開鍵暗号では暗号化に使う「公開鍵」は名前の通り公開します。配送を秘密にする必要はありません。ただし公開鍵が本当に相手のものか（なりすまし防止）を確認する必要はあります（公開鍵の改ざんや中間者攻撃対策として証明書などを用いる）。「鍵の安全な配送」が問題になるのは、秘密にすべき共通鍵（共通鍵暗号）を相手に渡す場面です。
• イ: データを暗号化して通信することによって、データの破壊や改ざんを防ぐことができる。
  → 誤り。暗号化は主に「機密性（confidentiality：内容を見られないようにする）」を守ります。改ざん（完全性：integrity）や破壊（可用性：availability）を防ぐには、メッセージ認証コード（MAC）やディジタル署名、バックアップや冗長化など別の手段が必要です。暗号化だけで改ざん検出が保証されるわけではありません（ただし認証付き暗号などの組み合わせでは改ざん検出も可能です）。
• ウ: 電子商取引などで使用されるディジタル署名には、公開鍵暗号の技術が使われている。
  → 正しい。ディジタル署名は公開鍵暗号の「秘密鍵で署名、公開鍵で検証」という原理に基づき、送信者の真正性とデータの完全性を保証します。電子商取引、電子申請、ソフトウェア配布の署名などで広く使われます。
• エ: 不特定多数とのデータ通信においては、公開鍵暗号よりも共通鍵暗号が適している。
  → 誤り。共通鍵暗号は処理が速く大量データの暗号化に向きますが、鍵を安全に共有する（配送・管理する）必要があります。不特定多数と安全にやりとりする場面では、公開鍵暗号の方が鍵配布面で有利です。実際は「公開鍵暗号で共通鍵を安全に交換し、その後は共通鍵で高速に通信する」というハイブリッド方式（例：TLS）が一般的です。

よくある誤解

1. 「暗号化＝改ざん防止」と思い込む
   • 暗号化は内容を読めなくする（機密性）ことが主目的です。改ざん防止は署名やMACといった別の仕組みが必要です。
2. 公開鍵は常に安全だからそのまま使えば良いと考える
   • 公開鍵自体は公開しますが、「その公開鍵が本当に相手のものか」を確認する仕組み（公開鍵証明書と認証局）が重要です。さもないと中間者攻撃（MITM）で偽の公開鍵を使われる恐れがあります。
3. 共通鍵は常にダメ／公開鍵は常に良いと単純化する
   • 性能と運用のトレードオフがあります。大量データは共通鍵が効率的、鍵配布の容易さは公開鍵が有利。状況に応じて使い分けます。

補足コラム

• ハイブリッド暗号方式：現実の通信（例：HTTPS）は、まず公開鍵暗号で「セッション鍵（その会話だけの共通鍵）」を安全に交換し、その後は共通鍵暗号で高速にデータをやり取りします。これにより「鍵配布の問題」と「処理性能の問題」を両方解決します。
• ディジタル署名の仕組み（簡単に）：メッセージの要約（ハッシュ関数：データを短い固定長に変換する関数）を取り、その要約を送信者の秘密鍵で暗号化します。受信者は公開鍵で復号し、ハッシュを計算して一致すれば改ざんされていないと判断します。
• 実例：オンラインショッピングのサイト証明書や銀行のサイトの「鍵アイコン」は、公開鍵と認証局による証明書を使って通信相手の正当性を確認し、安全な通信（HTTPS）を提供しています。

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