ITパスポート 2016年 秋期 問97

公開鍵暗号方式と比べた場合の、共通鍵暗号方式の特徴【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
   • 共通鍵暗号方式（対称暗号）：暗号化と復号に同じ鍵を使う。
   • 公開鍵暗号方式（公開鍵暗号、非対称暗号、public-key cryptography）：暗号化と復号で異なる鍵（公開鍵と秘密鍵）を使う。
2. 各選択肢がどちらの方式に当てはまるかを照合する。
3. 「高速にできる」はどちらの特徴かを考える。共通鍵暗号は計算が軽く高速。公開鍵暗号は計算が重く遅め。
4. 正しい選択肢を選ぶ：高速化は共通鍵暗号の長所なので イ。

選択肢別の誤答解説

• ア: 暗号化と復号とでは異なる鍵を使用する。
  → これは公開鍵暗号方式の特徴です。公開鍵で暗号化し、対応する秘密鍵で復号します。共通鍵暗号では同じ鍵を使うため、この記述は適切ではありません。
• イ: 暗号化や復号を高速に行うことができる。
  → 正しい。共通鍵暗号は計算量が小さく、処理速度が速いので大量データ向きです（例：AES）。そのためこの選択肢が正解です。
• ウ: 鍵をより安全に配布することができる。
  → 誤り。逆に共通鍵暗号は「鍵を安全に渡す（配布する）」ことが課題です。受け渡しに漏れがあると通信全体が危険になります。公開鍵暗号は公開鍵を公開して使えるため、鍵配布問題は比較的緩和されます。
• エ: 通信相手が多数であっても鍵の管理が容易である。
  → 誤り。通信相手が多い場合、共通鍵暗号だと相手ごとに別の鍵が必要になることが多く、管理が大変になります（下記で鍵数の式を示します）。

よくある誤解

1. 「公開鍵は遅い＝使えない」
   → 公開鍵暗号は計算が重めで遅いですが、使い方の工夫で問題を回避します。たとえば公開鍵で短い共通鍵だけを安全にやり取りし、その後は共通鍵暗号で大量データを高速に暗号化するのが一般的（ハイブリッド方式）です。
2. 「共通鍵＝安全に配布できないからダメ」
   → 配布方法を工夫すれば安全に運用できます（例：物理手段、事前共有、公開鍵暗号を使った鍵交換）。問題は「配布の仕組み」が必要という点です。
3. 「鍵の数はユーザ数と同じ」
   → 共通鍵方式ではユーザ間で鍵が増えるため、必要な鍵の数は $n$ ではなく $\frac{n(n-1)}{2}$（ペアごとの鍵）になる場面が多いです。管理の複雑さを見落としやすい点です。

補足コラム

• SSL/TLS（ウェブの暗号化通信）では、まず公開鍵暗号（例：RSAや楕円曲線暗号）やDiffie–Hellman（ディフィー・ヘルマン、鍵共有の手法）でセッション鍵（共通鍵）を安全に決めます。その後、通信の本体データはAESなどの共通鍵暗号で高速に暗号化します。これにより「配布の安全性」と「処理速度」の両方を確保します。

• AES（Advanced Encryption Standard）：共通鍵暗号。高速で安全性が高く、多くのシステムで採用。
• RSA（Rivest–Shamir–Adleman）：公開鍵暗号。キーの生成や計算が重めで、主に鍵交換や署名に使われる。
• Diffie–Hellman（ディフィー・ヘルマン）：共通鍵を安全に共有するための方式。公開鍵暗号の一種だが「安全に同じ鍵を共有する」仕組みとして使われる。

FAQ