ITパスポート 2019年 秋期 問93

ハッシュ関数の特徴に関する記述【ITパスポート 解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題文のキーワードを確認：「ディジタル署名」「ブロックチェーン」「ハッシュ関数」。これらは一般に「データの整合性確認」と「一方向性」を利用します。
2. ハッシュ関数の基本性質を思い出す：
   • 同じ入力 → 同じハッシュ値（決定性）
   • 異なる入力でも同じ出力になる可能性（衝突）が理論上あるが稀である（衝突耐性）
   • ハッシュ値から元データへ戻すことはできない（事前画像抵抗）
3. 表の a に「常に同じ」、b に「できない」を当てはめると合う選択肢を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア（a：都度異なる、b：できない）
  • 「都度異なる」は誤りです。ハッシュ関数は決定的なので、同じデータは毎回同じハッシュ値になります。結果としてアは不適切です。
• イ（a：都度異なる、b：できる）
  • 両方とも誤りです。まず「都度異なる」が誤りで、さらにハッシュ値から元に戻せる「できる」も誤り（ハッシュは一方向性）です。
• ウ（a：常に同じ、b：できない）
  • 正しい組合せです。決定性と一方向性の両方を満たします。したがって正解は ウ です。
• エ（a：常に同じ、b：できる）
  • 「常に同じ」は正しい性質ですが、「できる」（復元できる）は誤りです。エは誤答です。

よくある誤解

1. ハッシュ = 暗号化（復号できる）と混同する
   • 暗号化は復号（元に戻す）ことを前提に設計されます。一方、ハッシュは戻せません。用途が異なります（例：暗号化は通信の秘密保護、ハッシュは改ざん検知やパスワードの検証）。
2. 「常に同じ」は塩（ソルト）を使うと変わるのでは？という疑問
   • ソルト（salt）はパスワード等を守るためにハッシュ前にデータに付け足すランダムな値です。ソルトを同じにすればハッシュは同じになります。ソルトは「同じ元データでも異なるハッシュにするための工夫」であり、ハッシュ関数の決定性自体は変わりません。
3. ハッシュ値は完全に衝突しないと誤解する
   • 出力が有限長のため理論上は異なる入力で同じ出力（衝突）が起こり得ます。ただし安全なハッシュ関数（例：SHA-256）は実用上衝突が非常に起こりにくい（計算量的に困難）よう設計されています。

補足コラム

• ハッシュ関数の例：SHA-256（Secure Hash Algorithm 256）。出力は常に256ビットの固定長になります。ブロックチェーンではブロック内データをハッシュし、その値を次のブロックに組み込むことで改ざん検出性を高めています。
• 覚え方（比喩）：ハッシュ値は「データの指紋」のようなものです。指紋から本人を完全に逆算できないように、ハッシュ値から元データを復元することはできません。
• 実務での注意：パスワード保存では単純なハッシュだけでなく、ソルトや繰り返し（stretching）、HMAC（Hash-based Message Authentication Code：ハッシュを使った認証コード）などの対策が使われます。

import hashlib

text = "hello world"
h = hashlib.sha256(text.encode('utf-8')).hexdigest()
print(h)  # 同じ文字列なら何度計算しても同じハッシュが出る

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