情報セキュリティにおけるHMACとは？仕組みとデジタル署名との違いをわかりやすく解説

HMACとは

HMACは「Keyed-Hashing for Message Authentication（鍵付きハッシュによるメッセージ認証）」の略称です。認証対象となるデータに対して、共有秘密鍵と組み合わせたうえで、MD5やSHA-1、SHA-256などの暗号学的ハッシュ関数を適用することで得られるメッセージ認証コードです。HMACはRFC 2104において標準化されています。

デジタル署名との違い

HMACはデジタル署名とよく似ており、どちらもデータの完全性（改ざんされていないこと）と真正性（送信者が本物であること）を保証します。また、両者とも暗号鍵を必要とし、ハッシュ関数を利用する点でも共通しています。

最大の違いは使用する鍵の種類です。デジタル署名は公開鍵と秘密鍵のペアからなる非対称鍵方式を採用するのに対し、HMACは送受信者が同一の秘密鍵を共有する対称鍵方式（公開鍵を使用しない方式）を用います。

HMACの仕組み

HMACは、MD5やSHA-1といった反復型の暗号学的ハッシュ関数と組み合わせて使用できます。メッセージ認証値の計算と検証には、秘密鍵が必要となります。

ハッシュ型メッセージ認証コードは、メッセージ自体の認証と、それに関連するデータの完全性を同時に確認できます。その暗号強度は、使用される秘密鍵のサイズによって決まります。

HMACでは、サーバーとクライアントの双方に対して公開鍵と秘密鍵が用意されます。公開鍵は広く知られていても構いませんが、秘密鍵は特定のクライアントとサーバーだけが知っている状態を維持します。

認証の流れ

処理全体は、クライアントが要求データと秘密鍵をもとに、固有のハッシュ型メッセージ認証コードを生成するところから始まります。

この認証コードはリクエストの一部としてサーバーへ送信され、サーバー側で2つの認証コードが照合されます。両者が一致すれば、クライアントは信頼できるものと判断され、リクエストが実行されます。この一連のプロセスは「シークレットハンドシェイク（秘密の握手）」とも呼ばれます。

HMACの主な目的と特徴

• 既存のハッシュ関数を変更せずにそのまま利用できる。特にソフトウェア上で高速に動作し、そのコードが自由かつ広く入手可能なハッシュ関数に適しています。

• ハッシュ関数本来のパフォーマンスを大幅に低下させることなく維持できます。

• 鍵の使用と管理をシンプルに行えます。

• 基盤となるハッシュ関数に関する妥当な前提に基づき、認証機構の強度について十分に研究された暗号解析を提供できます。

• より高速またはより安全なハッシュ関数が必要になった場合には、基盤となるハッシュ関数を容易に置き換えられます。

• 衝突（コリジョン）の影響を受けにくく、秘密の暗号鍵を総当たり攻撃（ブルートフォース）によって奪取されるリスクが低いとされています。

• 情報が改ざんされていないか、ユーザーが本物であるかどうかを手軽に確認する手段を提供します。