共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式を鍵と速度で見分ける
ITパスポート試験 令和6年度 問57 ／ セキュリティ › 情報セキュリティ対策・実装技術
過去問にチャレンジ
暗号化方式の特徴について記した表において，表中のa～dに入れる字句の適切な組合せはどれか。
- ア
a：共通鍵暗号方式、b：公開鍵暗号方式、c：遅い、d：速い
- イ
a：共通鍵暗号方式、b：公開鍵暗号方式、c：速い、d：遅い
- ウ
a：公開鍵暗号方式、b：共通鍵暗号方式、c：遅い、d：速い
- エ
a：公開鍵暗号方式、b：共通鍵暗号方式、c：速い、d：遅い
会話形式の解説
講師今回は、二つの暗号方式の特徴をまとめた表の空欄を埋める問題です。注目してほしいのは表の「鍵の特徴」の列です。ここから方式を先に決めると、残りの空欄も決めやすくなります。
受験者aの行は「暗号化鍵と復号鍵が異なる」、bの行は「同一」になっています。同じ鍵を使うのが共通鍵暗号方式なので、bが共通鍵で、aが公開鍵暗号方式でしょうか。
講師そのとおりです。公開鍵暗号方式では、暗号化に使う鍵と復号に使う鍵が別々です。共通鍵暗号方式は、送る側と受け取る側が同じ鍵を使います。
受験者「鍵の安全な配布」の列は、aが容易、bが難しいになっています。これも同じ割り当てで説明できますか。
講師説明できます。公開鍵暗号方式では、公開鍵は誰に公開してもよく、秘密鍵は持ち主だけが保管します。なので鍵の配布が容易です。共通鍵暗号方式では同じ鍵を相手と共有しなければならず、その鍵を安全に渡すのが難しくなります。
受験者方式はaが公開鍵、bが共通鍵で確定ですね。処理速度は、仕組みが複雑そうな公開鍵暗号方式のほうが遅い、という理解で合っていますか。
講師合っています。公開鍵暗号方式は計算量が多いので、相対的に遅くなります。共通鍵暗号方式は速いです。つまりcは「遅い」、dは「速い」です。この四つがすべてそろっているのはウだけです。
受験者エもaとbの方式は合っていますよね。どこが違うのですか。
講師エは、公開鍵暗号方式のcを「速い」、共通鍵暗号方式のdを「遅い」としています。速度の関係が逆なので誤りです。
受験者アとイはaを共通鍵暗号方式としているので、その時点で外れますね。イは「共通鍵が速い、公開鍵が遅い」という対応になっているので、正しそうに見えて迷いました。
講師そこが引っかけです。イは方式と速度の対応自体は正しいです。しかしaとbの方式が逆なので、表のcは遅い、dは速いになるはずが、cが速い、dが遅いとなって合いません。アは速度の欄は合っていますが、方式の割り当てが逆です。
受験者まとめると、鍵が異なり配布しやすいけれど遅いのが公開鍵暗号方式で、鍵が同一で配布は難しいけれど速いのが共通鍵暗号方式、ということですね。
講師そのとおりです。補足すると、実際の通信では、公開鍵暗号方式で共通鍵を安全に受け渡し、データ本体は速い共通鍵暗号方式で暗号化するハイブリッド方式が使われます。両方の長所を組み合わせた仕組みだと覚えると、速度と配布の違いを整理しやすくなります。代表例は、共通鍵暗号がAES、公開鍵暗号がRSAや楕円曲線暗号です。
まとめ
この問題は、共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式の特徴を、鍵の特徴・鍵の配布のしやすさ・処理速度の表に当てはめるものです。暗号化鍵と復号鍵が異なり、鍵の配布が容易なのは公開鍵暗号方式で、計算量が多いため処理は遅くなります。暗号化鍵と復号鍵が同一で、鍵を安全に配布するのが難しいのは共通鍵暗号方式で、処理は速いです。したがってaは公開鍵暗号方式、bは共通鍵暗号方式、cは遅い、dは速いとなり、正解はウです。方式と速度の対応だけが正しい選択肢もあるため、まず鍵の特徴から方式を決めることが大切です。
解答・解説
正解はウです
この問題のテーマ
共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式の違いを、鍵の特徴、鍵の配布のしやすさ、処理速度の3点から見分けられるかを問う問題です。
解き方の考え方
最初に表の「鍵の特徴」の列を見て、a・bの方式を決めます。暗号化鍵と復号鍵が異なるaは公開鍵暗号方式、同じ鍵を使うbは共通鍵暗号方式です。次に処理速度を考えます。公開鍵暗号方式は計算量が多いため相対的に遅く、共通鍵暗号方式は速いので、cは「遅い」、dは「速い」になります。この4つがすべてそろう組合せはウだけです。
選択肢ごとの解説
- ×ア a：共通鍵暗号方式、b：公開鍵暗号方式、c：遅い、d：速いアは、cを「遅い」、dを「速い」とした点は合っていますが、aを共通鍵暗号方式、bを公開鍵暗号方式としています。暗号化鍵と復号鍵が異なるaの方式は公開鍵暗号方式なので、方式の割り当てが逆です。
- ×イ a：共通鍵暗号方式、b：公開鍵暗号方式、c：速い、d：遅いイは、aを共通鍵暗号方式としたうえで、cを「速い」としています。方式と速度の組み合わせだけを見れば矛盾はありませんが、表の鍵の特徴と照らし合わせると、aとbの方式がどちらも逆です。そのため、速度の割り当てもcとdで逆になっています。
- ○ウ a：公開鍵暗号方式、b：共通鍵暗号方式、c：遅い、d：速いウは、鍵が異なり配布が容易なaを公開鍵暗号方式、鍵が同一で配布が難しいbを共通鍵暗号方式としています。さらに、計算量の多い公開鍵暗号方式のcを「遅い」、共通鍵暗号方式のdを「速い」としており、表の内容とすべて一致します。
- ×エ a：公開鍵暗号方式、b：共通鍵暗号方式、c：速い、d：遅いエは、aを公開鍵暗号方式、bを共通鍵暗号方式とした点は正しいです。しかし、公開鍵暗号方式のcを「速い」、共通鍵暗号方式のdを「遅い」としており、処理速度の関係が逆になっています。
補足
実際の通信では、公開鍵暗号方式で共通鍵を安全に受け渡し、データ本体は速い共通鍵暗号方式で暗号化するハイブリッド方式が使われます。両方式の長所を組み合わせた仕組みだと理解すると、速度や配布のしやすさの違いを覚えやすくなります。代表例として、共通鍵暗号にはAES、公開鍵暗号にはRSAや楕円曲線暗号があります。選択肢イのように、方式と速度の関係は合っていても表の鍵の特徴と食い違う組合せがあるので、まず鍵の特徴から方式を確定させることが大切です。
POINT
- 暗号化鍵と復号鍵が異なる方式が公開鍵暗号方式で、同一の方式が共通鍵暗号方式です。
- 公開鍵暗号方式では公開鍵を公開してよく、秘密鍵は所有者だけが保管するため、鍵の配布が容易です。
- 共通鍵暗号方式では送信者と受信者が同じ鍵を共有する必要があり、その鍵を安全に配布するのが難しくなります。
- 処理速度は共通鍵暗号方式が速く、公開鍵暗号方式は計算量が多いため遅くなります。