公開鍵暗号は非対称暗号とも呼ばれ、現代のサイバーセキュリティの基本的な概念です。公開鍵暗号では、2つの鍵を使用します。 —データを暗号化および復号化し、デジタル環境における安全な通信と認証を確保します。
クイックガイド
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定義： 数学的に関連する 2 つのキー (1 つは公開キー、もう 1 つは秘密キー) を使用する暗号化システム。
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目的： 安全なデータ転送とデジタル署名。
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主要コンポーネント： 公開鍵（公開して共有）と秘密鍵（秘密に保持）。
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プロセス：
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暗号化: 受信者の公開鍵を使用する
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復号化: 受信者の秘密鍵を使用する
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安全な電子メール、SSL/TLS ウェブサイト、デジタル署名用。
詳細な説明
公開鍵暗号の仕組み
公開鍵暗号は、アルゴリズムによって生成された鍵ペアの使用に依存します。各ペアは、自由に配布できる公開鍵と、所有者が秘密に保持する必要がある秘密鍵で構成されます。これらの鍵は数学的に関連していますが、相互に導き出すことはできません。
基本的なプロセスは次のように機能します。
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鍵の生成:
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アルゴリズムにより、公開鍵と秘密鍵の鍵ペアが生成されます。
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公開鍵は公開されて配布されます。
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秘密鍵は所有者によって秘密に保持されます。
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暗号化：
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送信者は受信者の公開鍵を使用してメッセージを暗号化します。
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暗号化されたメッセージは、対応する秘密鍵でのみ復号化できます。
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復号化:
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受信者は秘密鍵を使用してメッセージを復号化します。
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これにより、意図した受信者だけがメッセージを読むことができるようになります。
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公開鍵暗号の利点
- 安全な鍵交換: 安全なキー交換チャネルの必要性を排除します。
- デジタル署名： 認証と否認防止を有効にします。
- スケーラビリティ： 対称キー システムと比較して、大規模ネットワークでの管理が容易になります。
- 守秘義務： 意図した受信者だけがメッセージを読めるようにします。
実用化
for ウェブサイトは公開鍵を公開しますが、秘密鍵はウェブサイトのオリジンサーバー上に残ります。このシステムは、特にクレジットカード情報などの機密情報を扱うサイトにとって、ウェブサイトのセキュリティを確認するために重要です。公開鍵暗号化により、HTTPプロトコルの安全なバージョンであるHTTPSを介して安全なオンライン通信が可能になります。インターネットは本質的に安全ではありませんが、この暗号化システムはネットワーク内で安全な接続を作成します。
公開鍵アルゴリズムは、デジタル通信とデータ保存のセキュリティに不可欠なものであり、次のようなインターネット標準の基礎を形成しています。 は、電子メッセージの真正性、完全性、プライバシー、セキュリティを保証します。さらに、公開鍵暗号は、 , , およびシングル サインオン システム。
公開鍵暗号における鍵アルゴリズム
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RSA (リベスト・シャミア・エイドルマン):
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最も広く使用されているアルゴリズム。
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大きな素数を因数分解することの難しさに基づいています。
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暗号化とデジタル署名の両方に使用されます。
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ECC (楕円曲線暗号):
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RSA よりも効率的で、キー サイズが小さくなります。
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有限体上の楕円曲線の代数構造に基づいています。
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計算要件が低いため、モバイル デバイスや IoT デバイスでますます人気が高まっています。
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ディフィー・ヘルマン:
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主に安全なキー交換に使用されます。
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2 つの当事者が安全でないチャネルを介して共有秘密を生成できるようにします。
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DSA（デジタル署名アルゴリズム）：
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デジタル署名専用に使用されます。
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署名の生成は RSA より高速ですが、検証は低速です。
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実装の課題
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キー管理：
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キーを安全に生成、保存、配布することが重要です。
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秘密鍵が侵害されると、セキュリティ侵害につながる可能性があります。
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計算オーバーヘッド:
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公開鍵操作は、対称鍵操作よりも計算負荷が高くなります。
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パフォーマンスを向上させるために、対称暗号化と組み合わせて使用されることがよくあります。
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証明機関:
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公開鍵の信頼性を検証するには、信頼できる第三者が必要です。
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証明書の管理と検証により、システムが複雑になります。
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量子コンピューティングの脅威:
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将来の量子コンピュータは、現在の公開鍵暗号システムを破る可能性があります。
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量子耐性アルゴリズムの研究が進行中です。
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公開鍵暗号の使用に関するベストプラクティス
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強力なキーサイズを使用する:
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RSA の場合は、少なくとも 2048 ビットのキーを使用します。
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ECC の場合は、少なくとも 256 ビットのキーを使用します。
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秘密鍵を保護する:
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秘密鍵は、できればハードウェア セキュリティ モジュール (HSM) に安全に保管してください。
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強力なパスフレーズを使用して秘密鍵を暗号化します。
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キーを定期的に更新する:
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侵害のリスクを軽減するために、定期的にキーをローテーションします。
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キーのローテーションについては、業界標準とコンプライアンス要件に従ってください。
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公開鍵を検証する:
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信頼できる証明機関またはその他の安全な手段を通じて、公開鍵の信頼性を常に確認してください。
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対称暗号化と組み合わせる:
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鍵交換には公開鍵暗号化を使用し、大量のデータにはより高速な対称暗号化に切り替えます。
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最新情報を入手：
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暗号化技術の最新の動向を把握しましょう。
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脆弱性が発見された場合は、より強力なアルゴリズムに移行する準備をしてください。
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公開鍵暗号の将来
技術が進歩するにつれて、公開鍵暗号は進化し続けます。
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耐量子暗号:
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量子コンピューティング攻撃に耐性のあるアルゴリズムの開発。
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NIST は、量子耐性暗号アルゴリズムの標準化を進めています。
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準同型暗号化:
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暗号化されたデータを復号化せずに計算できるようにします。
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クラウド コンピューティングとデータ プライバシーにおける潜在的なアプリケーション。
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ブロックチェーンと分散型システム:
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分散型ネットワークとスマートコントラクトにおける公開鍵暗号の使用が増加しています。
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AIと機械学習との統合:
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暗号化技術を使用したプライバシー保護機械学習の調査。
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