情報セキュリティにおけるDESの強みとは？56ビット鍵からタイミング攻撃対策まで解説

DES（Data Encryption Standard：データ暗号化標準）の強みは、主に以下の3つの観点から説明できます。

1. 56ビット鍵の使用

• DESでは56ビットの鍵が暗号化に用いられます。可能な鍵の組み合わせは2⁵⁶通りにも及び、この膨大な数に対する総当たり攻撃（ブルートフォース攻撃）は現実的に不可能とされてきました。

• 仮に1マイクロ秒に1回のDES暗号化を実行できるマシンを使用しても、暗号文を解読するには数千年以上の時間が必要になると試算されています。

• ただし、1マイクロ秒に1回という想定は控えめすぎるという指摘もあります。DiffieとHellmanは、それぞれが1マイクロ秒に1回の暗号化を実行できる100万台の暗号化装置を備えた並列マシンを開発できる技術が存在すると仮定しました。

• また、鍵探索攻撃は単にすべての候補鍵を機械的に試すだけでは不十分です。メッセージが英語の平文のみであれば、結果の判別は比較的容易ですが、それでも「英語であること」を自動的に識別する仕組みが必要となります。

• さらに、テキストメッセージが暗号化前に圧縮されている場合、正しい鍵の判別は一層困難になります。

2. アルゴリズムの性質

• 暗号解読者は、DESアルゴリズム自体の特徴を利用して暗号解読を試みることがあります。

• 具体的には、各ラウンドで使用される8つの置換テーブル（Sボックス）の弱点を探すアプローチが考えられます。

• これまで多くの研究が行われ、Sボックスにおける規則性や予期しない挙動が多数発見されてきましたが、Sボックスの決定的な弱点を突き止めた者はいません。

• この点は非常に興味深い論争の的となっており、長年にわたる研究の中で、Sボックスのさまざまな規則性や予期しない振る舞いが明らかにされてきました。

3. タイミング攻撃への耐性

• タイミング攻撃とは、攻撃者がローカルまたはリモートシステムの脆弱性を突き、対象システムが複数の入力に対して応答するまでの時間を測定することで、機密データや秘密情報を抽出するセキュリティ攻撃です。タイミング攻撃は「サイドチャネル攻撃」と呼ばれる、より広範な攻撃カテゴリの一種に分類されます。

• タイミング攻撃を用いると、攻撃者はシステムが複数のクエリに応答するのにかかる時間を取得することで、セキュリティシステム内部に保持された秘密情報を取り出せる可能性があります。

• Kocherは、RSA復号に使用される秘密鍵を暴くタイミング攻撃を考案しました。当時、こうした攻撃はスマートカードをはじめとするハードウェアセキュリティトークンの分野でのみ問題視されていました。

• タイミング攻撃は公開鍵アルゴリズムと密接に関連しています。この手法では、複数の暗号文に対して復号処理を実行するのにかかる時間を観察することで、鍵や平文に関する情報を取得します。

• タイミング攻撃が成立する根本的な理由は、暗号化や復号の際に、アルゴリズムの処理時間が入力内容によって異なるという事実にあります。

• タイミング攻撃および関連する攻撃は、「ブラインディング（blinding）」と呼ばれる手法によってある程度防ぐことができます。これは、暗号化・復号の計算を行うデバイスに対し、使用される鍵やメッセージの内容にかかわらず、すべての計算が同一の性能で実行されるように設計する防御策です。