初心者にもわかる!知っておきたい8つの基本暗号用語とその意味

「暗号化」と聞くと、比較的最近の技術だと感じる人が多いかもしれません。しかし実は、暗号化は歴史の中に深く根付いた技術です。最も有名な例としては第二次世界大戦が挙げられます。当時ドイツ軍は「エニグマ」と呼ばれる暗号機を使用し、海軍へ送信するメッセージを暗号化していました。

従来のデータ暗号化手法は、逆エンジニアリングによって解読されることが容易でした。しかし現代の暗号技術は格段に複雑になっており、解読には膨大な計算能力が必要です。

暗号化は主に、送信者と受信者の間でやり取りされるメッセージを、盗み見ようとする第三者には読めない形にするために使われています。

当事者以外の誰かがこのデータを読もうとしても、内容はスクランブルされたり符号化されたりしているため理解できません。復号されれば、元の形式に戻ります。

日常でも、WhatsAppやオンラインバンキングなど、ノード間でデータを安全に送受信するために暗号技術を活用したサービスを目にする機会は数多くあります。「暗号化」という言葉自体は馴染みがあっても、その規格や標準に関連する専門用語は非常に多く、きちんと把握しておくことが重要です。

それでは早速、詳しく見ていきましょう!

すべてのパソコンユーザーが知っておくべき暗号化用語

平文(プレーンテキスト)

平文(クリアテキストとも呼ばれます)は、最も基本的な用語で、暗号化されていない誰でも読める状態のデータを指します。暗号アルゴリズムへの入力待ちとなっているデータが「平文」と呼ばれます。

暗号文(サイファーテキスト)

暗号文とは、暗号アルゴリズムによって生成された、暗号化された読めない状態のデータのことです。ランダムな数字や文字の集合体であり、そのままでは何の役にも立ちません。なお、「サイファー(Cipher)」という表記で呼ばれることもありますが、こちらは本来、平文を暗号文に変換するアルゴリズムそのものを指す言葉です。

鍵(キー)

暗号鍵は、データの暗号化・復号を行うための手段です。暗号アルゴリズムが平文をどのように暗号文へ変換するかを判断するうえで不可欠な要素です。鍵があれば、暗号アルゴリズム全体を覚えておく必要がなく、強力なセキュリティ手段となります。鍵とパスワードの違いは、鍵がアルゴリズムによって自動生成されるのに対し、パスワードはユーザー自身が設定する点です。

ハッシュ化

Webサイトでは、暗号アルゴリズムを使って平文のパスワードをハッシュ値に変換します。この処理を「ハッシュ化」と呼びます。送信者は暗号化されたメッセージとハッシュ値を受信者へ送信し、受信側ではハッシュ値とメッセージの両方を復号します。その後、受信者が新たにハッシュを生成し、受け取ったハッシュと比較します。両者が一致すれば、安全な通信だったと判断できるのです。

ハッシュ化は処理速度が速いのも特徴です。元の値をそのまま扱うよりも、短縮されたキー値をソートする方が効率的だからです。

ソルト(塩)添加

従来のセキュリティ手法では、セキュリティをさらに強化するために追加の手順が必要でした。「ソルト(Salt)」とは、ハッシュ化されたパスワードに加えるランダムなデータのことで、この処理を「パスワードのソルト添加(ソルティング)」と呼びます。

複数のユーザーが同じパスワードを使っている可能性があるため、より高い保護を実現するためにソルトが用いられます。

例えば、2人のユーザーが同じパスワード「admin@wsxdn.com」を使っていたとしましょう。

ハッシュ化すると、admin@wsxdn.com は次のように変換されます。

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しかし、もしハッカーがデータベースに侵入しこのハッシュを手に入れた場合、同じハッシュを持つアカウントはすべて等しく危険にさらされます。そこで、各ユーザーごとに個別のソルトを追加することで、セキュリティを強化します。

例#1: admin@wsxdn.com + tuna:

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例#2: admin@wsxdn.com + Raisins:

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各ユーザーのパスワードにソルトを追加すると、同じパスワードでもハッシュ値を比較してみると違いが明確になります。

ソルトなしの場合:

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ソルトあり(例#1):

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ソルトあり(例#2):

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このように、同一パスワードでもソルトを加えることでまったく異なるハッシュ値が生成され、安全性が大きく向上します。

共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式

現代の暗号アルゴリズムには「共通鍵(対称鍵)方式」と「公開鍵(非対称鍵)方式」の2つのモードがあります。共通鍵方式では、暗号化と復号に同じ鍵を使用し、その鍵は双方の合意のもとで共有されます。一方、公開鍵方式では「公開鍵」と「秘密鍵」という2つの異なる鍵を使用します。これにより、事前の鍵共有なしでも安全な暗号化が可能になります。

公開鍵と秘密鍵

公開鍵はネットワーク上の全員に配布されますが、秘密鍵はユーザー本人だけが保持します。メッセージの暗号化には公開鍵が使われ、受信者が内容を読むには、所有者である本人の秘密鍵が必要となります。

デジタル署名

書類に署名をすると、その文書は署名者と結び付けられます。同様に、デジタル署名はデジタルデータを作成者と結び付ける役割を果たします。このデジタル署名により、受信者や第三者は署名者を個人として特定できます。また、データ全体に署名をするよりも、ハッシュ値に対して署名する方が処理が速く、効率的です。

暗号化・復号の仕組みとは?

暗号化では、平文と暗号化鍵をアルゴリズムへの入力として与え、平文を読めないスクランブル状のデータへ変換します。この暗号化されたメッセージを受信側へ送信し、受信者は鍵を使ってメッセージを読み取ることができます。

その逆のプロセスが復号です。送信者から受け取った暗号文と復号鍵を復号アルゴリズムへの入力として与えることで、暗号文は再び読める平文へと戻ります。

これらの暗号化鍵・復号鍵は、乱数を生成する数学的な計算によって作られます。鍵には有効期限があり、一定期間または1セッション限りで有効となり、セッション終了後には失効します。

まとめ

暗号化がなければ、オンライン取引をはじめとするインターネット上の重要なタスクの多くを安全に行うことは極めて困難になります。暗号化を支える数学的な基盤は、専門用語に馴染みのない一般の方にとっては難しく感じられるかもしれません。本記事が、基本的な暗号用語とその意味を理解する一助となれば幸いです。