暗号技術と認証技術

情報セキュリティにおける暗号技術は、機密性・完全性・真正性を確保する基盤技術であり、科目A・科目Bの双方で頻出する。共通鍵暗号方式は、暗号化と復号に同一の鍵を用いる方式で、処理が高速であるため大量データの暗号化に適する。代表的なアルゴリズムはAES(Advanced Encryption Standard)であり、米国NISTがFIPS 197として標準化し、ブロック長128ビット、鍵長は128・192・256ビットから選択できる。CRYPTRECが公表する「電子政府における調達のために参照すべき暗号のリスト(CRYPTREC暗号リスト)」にも掲載されている。一方、旧標準のDESは鍵長56ビットと短く、総当たり攻撃に対して安全性を保てない危殆化した暗号とされる。共通鍵暗号方式の課題は鍵配送問題であり、n人が相互に安全に通信するにはn(n-1)/2個の鍵が必要となり、通信相手が増えるほど鍵管理の負担が急増する。

公開鍵暗号方式は、対になる公開鍵と秘密鍵の鍵ペアを用いる方式で、一方の鍵で暗号化したデータは対応するもう一方の鍵でしか復号できない。機密性を確保する暗号化では、送信者が「受信者の公開鍵」で暗号化し、受信者が自身の秘密鍵で復号する。秘密鍵は本人だけが保持するため鍵配送問題が解消され、n人の通信でも鍵ペアはn組で足りる。代表例は素因数分解の困難性を利用するRSAと、より短い鍵長で同等の強度を実現する楕円曲線暗号(ECC)である。ただし共通鍵暗号に比べ処理速度が大幅に遅いため、実務ではデータ本体を共通鍵暗号で暗号化し、その共通鍵(セッション鍵)だけを受信者の公開鍵で暗号化して送るハイブリッド暗号方式が用いられる。WebのHTTPS通信を支えるTLSがその代表例であり、本試験では「どの鍵で何を暗号化するか」を問う出題が繰り返されている。

ハッシュ関数は、任意長のメッセージから固定長のハッシュ値(メッセージダイジェスト)を生成する一方向性関数であり、ハッシュ値から元データを復元できないこと(原像計算困難性)と、同じハッシュ値をもつ異なるデータを見つけることが困難であること(衝突発見困難性)が要件である。代表はSHA-2ファミリのSHA-256であり、MD5やSHA-1は衝突が現実に発見され危殆化したため新規利用は避ける。デジタル署名は、送信者がメッセージのハッシュ値を「自身の秘密鍵」で署名し、受信者が「送信者の公開鍵」で検証する仕組みで、改ざん検知(完全性)、なりすまし防止(真正性)、否認防止を実現する。ただし盗聴を防ぐ機密性の機能はない点がひっかけとして頻出する。法制度としては電子署名及び認証業務に関する法律(電子署名法)があり、同法第3条は本人による一定の電子署名が行われた電磁的記録について真正な成立を推定する。

公開鍵が本当に本人のものかを保証する社会基盤がPKI(公開鍵基盤)である。認証局(CA)は、登録局(RA)での本人確認を経て、公開鍵と所有者情報を結び付けたデジタル証明書(ITU-T X.509形式)を発行し、証明書には認証局自身のデジタル署名が付される。利用者は認証局の公開鍵(ルート証明書)で署名を検証し、証明書の正当性を確認する。秘密鍵の漏えいなどにより有効期限内でも証明書を無効化する必要が生じた場合、認証局は失効情報を公開する。失効確認の手段には、失効した証明書のシリアル番号一覧を定期発行するCRL(証明書失効リスト)と、特定の証明書の失効状態をオンラインで即時に問い合わせるOCSP(RFC 6960)の2つがあり、両者の違いは頻出論点である。TLSのサーバ証明書はWebサーバの実在性確認と暗号化通信の起点であり、本試験では証明書の検証手順や失効確認の目的が問われる。

利用者認証の3要素は、記憶(パスワード・PIN)、所持(ICカード・スマートフォン・ハードウェアトークン)、生体(指紋・顔・静脈・虹彩)であり、異なる2要素以上を組み合わせる多要素認証(MFA)がパスワードリスト攻撃等への有効な対策となる。パスワードと秘密の質問のような同一要素の組合せは多要素認証に該当しない点が頻出のひっかけである。ワンタイムパスワード(OTP)は一度限り有効なパスワードで、時刻同期方式やチャレンジレスポンス方式がある。チャレンジレスポンス認証は、サーバが送る乱数(チャレンジ)とパスワード等を組み合わせた演算結果(レスポンス)を返すことで、パスワードそのものをネットワークに流さず、盗聴や再送攻撃に対抗する。バイオメトリクス認証では、他人を誤って受け入れる他人受入率(FAR)と本人を誤って拒否する本人拒否率(FRR)がトレードオフの関係にあり、判定閾値をどちらに寄せるかが運用上の論点となる。

暗号・認証の応用と運用管理も出題される。リスクベース認証は、普段と異なる端末・場所・時間帯からのアクセスなど不正の兆候を検知した場合にのみ追加認証を要求する方式で、利便性と安全性を両立させる。シングルサインオン(SSO)は一度の認証で複数システムを利用可能にする仕組みである。電子メールの暗号化とデジタル署名にはS/MIMEが、通信経路の暗号化にはTLSが用いられ、SSL及びTLS1.1以前のバージョンは脆弱性のため使用が非推奨である。電子データがある時刻に存在し、以後改ざんされていないことを第三者が証明するタイムスタンプ(時刻認証業務)には、総務大臣による認定制度が整備されている。暗号アルゴリズムは計算機性能の向上により安全性が低下する「危殆化」を避けられないため、CRYPTREC暗号リストを参照して適切なアルゴリズムと鍵長を選定し、危殆化時の移行計画をあらかじめ備えることが情報セキュリティ管理策として重要である。