公開鍵暗号と秘密鍵暗号：詳細な解説

2023年ハイブリッドセキュリティトレンドレポートによると、クラウドでデータを保護するために暗号化を使用している組織はわずか67%です。暗号化は、情報を許可された者だけが読めるようにエンコードするプロセスです。これは、機密情報の機密性と整合性を確保するための重要なツールです。公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化は2つのタイプの暗号化であり、それぞれに長所と短所があります。したがって、特に組織が機密情報を保存している、または保存を検討している場合は、それらを理解することが重要です。このブログ記事では、公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化を比較し、暗号化キーが最も機密性の高いコンテンツを保護する役割について説明します。

なぜ暗号化が重要なのか？

インターネットとクラウドコンピューティングは、コンテンツの指数関数的な増加をもたらし、その多くは機密性があります。顧客記録、契約、財務情報、研究、臨床試験、その他の情報は、PCやファイルキャビネットではなく、サーバーにデジタル化されて保存されています。また、企業は効率的に拡大するために、パートナー、ベンダー、請負業者、コンサルタントを利用しています。これに伴い、サイバーリスクが増大しており、サービスプロバイダーとこの機密情報を共有することが成功の鍵となっています。コンテンツの暗号化は、メール、ファイル共有、ファイル転送、その他の通信チャネルにおいて、機密性と整合性を確保するために絶対に必要です。暗号化は、不正アクセス、盗難、改ざんから保護し、暗号化されたコンテンツをより安全にし、データ侵害、ハッキング、サイバー攻撃に対する脆弱性を低減します。また、特定の業界では、業界規制や法的要件に準拠していることを示すためにも不可欠です。

暗号化の原則

暗号化は、暗号化されたコンテンツのセキュリティを確保するために、複雑な数学的アルゴリズムと原則を使用します。コンテンツを暗号化するために、アルゴリズムは平文を暗号文に変換し、暗号化キーで保護します。コンテンツを復号化するためには、暗号文を平文に戻し、復号化キーが必要です。

以下は、暗号化の背後にある主な数学的原則のいくつかです：

• モジュラー算術: 正の整数と、与えられた法で割った後の余りを扱う算術の一種。
• 素数: 自分自身と1でしか割り切れない数。
• 数論: 数の性質を扱う数学の分野。
• 群論: 対象の対称性と変換を扱う数学の分野。

RSAアルゴリズム

RSAアルゴリズムは、広く使用されている公開鍵暗号化アルゴリズムです。これは、2つの大きな素数を掛けるのは簡単ですが、その積を因数分解するのは難しいという原則に基づいています。RSAアルゴリズムは、この原則を使用して公開鍵と秘密鍵のペアを生成し、暗号化と復号化に使用できます。

Diffie-Hellman鍵交換アルゴリズム

Diffie-Hellman鍵交換アルゴリズムは、安全でないチャネルを介して暗号鍵を安全に交換する方法です。これは、暗号化と復号化に使用される秘密鍵を攻撃者が計算するのを困難にするモジュラー指数演算の原則に基づいています。

楕円曲線暗号

楕円曲線暗号は、有限体上の楕円曲線を使用して鍵ペアを生成する公開鍵暗号の一種です。RSAや他の公開鍵アルゴリズムよりも効率的であり、モバイルデバイスやリソースが制約された環境で人気のある選択肢です。

暗号化の種類

暗号化には、対称暗号化と非対称暗号化（公開鍵暗号化とも呼ばれる）の2つの主要なタイプがあります。

対称暗号化

対称暗号化は、暗号化と復号化の両方に同じキーを使用します。暗号化されたデータのセキュリティを確保するために、キーは秘密にしておく必要があります。対称暗号化は、ハードドライブやメモリーカードなどの保存中のコンテンツを保護するために広く使用されています。

非対称暗号化

非対称暗号化は、暗号化用と復号化用の2つのキーを使用します。暗号化キー（公開鍵として知られる）は広く共有でき、復号化キー（秘密鍵として知られる）は機密に保たれます。非対称暗号化は、インターネット上のコンテンツを保護するために広く使用されています。

公開鍵暗号化とは何か、どのように機能するのか？

公開鍵暗号化は、データを暗号化および復号化するために、公開鍵と秘密鍵のペアを使用する暗号化方法です。公開鍵は、秘密鍵の所有者に暗号化されたメッセージを送りたい人に利用可能です。データを暗号化するために使用され、自由に共有できます。逆に、秘密鍵は秘密にされ、暗号化されたメッセージを復号化するために使用されます。

公開鍵暗号化では、ユーザーは暗号アルゴリズムを使用して公開鍵と秘密鍵のペアを生成します。ユーザーが秘密鍵の所有者にメッセージを送りたい場合、公開鍵を使用してメッセージを暗号化し、それは秘密鍵を使用してのみ復号化できます。

公開鍵暗号化の利点

公開鍵、または非対称暗号化は、従来の対称暗号化方法に比べていくつかの利点を提供します：

• 安全な通信: 公開鍵暗号化は、ハッカーに傍受されても、2者間の機密通信が安全であることを保証します。公開鍵はメッセージを暗号化するために使用され、受信者の秘密鍵は復号化に使用されます。これにより、意図された受信者だけがメッセージを読むことができます。
• 機密性: 公開鍵暗号化は、機密情報が機密に保たれ、許可された者だけがアクセスできることを保証します。これは、特に金融取引、企業秘密、その他の個人データなどの機密情報にとって重要です。
• スケーラビリティ: 公開鍵暗号化は、多数のユーザーにスケーラブルであり、多数の人々の間で安全な通信に使用できます。これにより、ビジネス環境、政府機関、その他の組織での使用に理想的です。
• 否認防止: 公開鍵暗号化は否認防止を提供し、メッセージの送信者がメッセージを送信したことを否定できないことを意味します。これは、身元と真正性の証明が必要な法的および金融シナリオで重要です。
• 整合性: 公開鍵暗号化はメッセージの整合性を保証し、メッセージが受信者によって検出されずに送信中に変更されることがないことを意味します。これにより、メッセージが無傷であり、改ざんされていないことが保証されます。
• 利便性: 公開鍵暗号化は使用が便利です。対称暗号化とは異なり、公開鍵暗号化は通信前にキーの交換を必要としません。ウェブアプリケーションや安全なメール通信などでの使用が簡単です。

公開鍵暗号化の制限

公開鍵暗号化は、データと通信を保護するための人気で強力な方法ですが、制限があります。公開鍵暗号化の主な制限の1つは、セキュリティ侵害の可能性です。ハッカーが秘密鍵にアクセスすると、対応する公開鍵で暗号化されたすべてのデータを復号化できます。

もう1つの制限は、中間者攻撃（MITM）の可能性です。攻撃者が通信を傍受し、秘密鍵にアクセスするために一方の当事者になりすますことがあります。これを防ぐためには、適切な認証と検証プロトコルが必要ですが、暗号化プロセスに複雑さを加えます。

さらに、公開鍵暗号化は他の暗号化方法よりも遅く、リソースを多く消費する可能性があり、大規模なデータ転送やリアルタイム通信にはあまり適していません。

秘密鍵暗号化とは何か、どのように機能するのか？

秘密鍵、または対称鍵暗号化は、同じ鍵を使用してメッセージを暗号化および復号化する暗号化の一種です。これにより、送信者と受信者は安全に通信するために同じ暗号化キーを持っている必要があります。

秘密鍵暗号化には4つのステップがあります：

1. キー生成: 送信者と受信者はそれぞれ、暗号化と復号化に使用される独自の秘密鍵を生成します。
2. 暗号化: 送信者は秘密鍵を使用してメッセージを暗号化し、読めない形式に変換します。
3. 送信: 暗号化されたメッセージは、インターネットや電話回線などの通信チャネルを通じて送信されます。
4. 復号化: 受信者は秘密鍵を使用してメッセージを復号化し、元の読み取り可能な形式に戻します。

秘密鍵暗号化の利点

秘密鍵暗号化は、ビジネス、組織、個人に多くの利点を提供する強力なツールです。セキュリティの向上からスケーラビリティと柔軟性の向上まで、この暗号化技術は、機密情報を保護する必要がある人々に幅広い利点を提供できます。メールの送信、ファイルの転送、ウェブ取引の実施など、秘密鍵暗号化はデータが安全であることを知るための安心感を提供します。これらの利点を詳しく見てみましょう：

• セキュリティ: 秘密鍵暗号化は、利用可能な最も安全な暗号化形式の1つです。暗号化と復号化にユニークなキーを使用し、意図された受信者だけがコンテンツにアクセスできることを保証します。
• 機密性: 秘密鍵暗号化は、意図された受信者だけが情報にアクセスできるようにすることで、コンテンツの機密性を保護します。
• 効率性: 秘密鍵暗号化は、コンテンツを暗号化するための比較的迅速で効率的な方法です。コンテンツを迅速に暗号化および復号化でき、リアルタイムアプリケーションでの使用に適しています。
• スケーラビリティ: 秘密鍵暗号化は、大規模にコンテンツを暗号化するために使用できます。企業や組織でコンテンツを保護するための効果的な方法です。
• 柔軟性: 秘密鍵暗号化は、さまざまなアプリケーションや環境で使用できる柔軟な暗号化技術です。メール、セキュアファイル転送、ウェブ取引で広く使用されています。
• 真正性: 秘密鍵暗号化は、意図された受信者だけがデータを復号化して読むことができるようにすることで、データの認証を提供します。これにより、データが改ざんされたり変更されたりしていないことが保証されます。
• 制御: 秘密鍵暗号化では、キーの所有者がコンテンツにアクセスできる人を完全に制御できます。これにより、機密情報を保護する必要がある個人や組織にとって理想的な選択肢となります。

秘密鍵暗号化の制限

秘密鍵暗号化には制限があります。主な制限はキー交換の問題です。秘密鍵暗号化はメッセージの暗号化と復号化に同じキーを使用するため、送信者と受信者の間でキーを共有する必要があります。これにより、キーが侵害された場合、そのキーを使用するすべてのメッセージもリスクにさらされるため、セキュリティリスクが生じます。さらに、キーを安全に管理および保存することは、面倒な作業になる可能性があります。

もう1つの制限は、秘密鍵暗号化のスケーラビリティです。ユーザー数が増えると、必要なキーの数も急速に増加します。多数のユーザーのためにキーを作成および管理することは困難です。最後に、秘密鍵暗号化は総当たり攻撃に対して脆弱です。コンピューティング能力が向上し続けるにつれて、攻撃者がキーを推測して暗号化された情報にアクセスすることが容易になります。

公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化の比較

公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化の間には、いくつかの顕著な違いがあります。以下の表は、それらの主な違いを比較したものです：

ビジネスに最適な暗号化キーの種類はどれか？

公開鍵と秘密鍵のどちらを選ぶかは、具体的な使用ケースによります。以前に通信したことのない2者間の通信を保護する必要がある場合や、安全な通信ネットワークに新しいユーザーを追加する必要がある場合は、公開鍵暗号化が最適です。逆に、保存中のコンテンツ、たとえば機密メールやファイルを保護する必要がある場合は、秘密鍵暗号化が最適です。

どの暗号化キーの種類がより安全か？

公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化の両方がそれぞれの方法で安全です。しかし、公開鍵暗号化は中間者攻撃や総当たり攻撃などの攻撃に対してより脆弱です。一方、秘密鍵暗号化は、キー配布や内部攻撃などの攻撃に対してより脆弱です。

公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化への脅威

公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化は、妥協やサイバー脅威に対して免疫がありません。以下は主なリスクのいくつかです：

中間者攻撃

中間者攻撃では、攻撃者が2者間の通信を傍受して変更し、会話を盗聴したりデータを操作したりします。

総当たり攻撃

総当たり攻撃は、正しいキーが見つかるまであらゆる可能なキーを試す攻撃です。弱いキーや短いキー長に対して効果的な攻撃です。

暗号解析攻撃

暗号解析攻撃は、暗号化アルゴリズムの弱点を利用して暗号文から平文を復元する攻撃です。通常、総当たり攻撃よりも高度であり、アルゴリズムの知識を必要とします。

量子コンピューティングの脅威

量子コンピュータは、今日使用されている多くの公開鍵暗号アルゴリズムを破る可能性があります。大きな素数の因数分解などの複雑な数学的問題を、古典的なコンピュータよりもはるかに速く解決できます。

公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化の応用

暗号化はデジタル通信の不可欠な部分となっています。オンライン通信や取引が増加する中で、機密データを安全に保つことがこれまで以上に重要になっています。公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化は、インターネット上でデータを安全に送信するための強力なツールです。公開鍵暗号化と秘密鍵暗号化の応用のいくつかを以下に示します：

安全な通信

公開鍵暗号化は、インターネット上の通信を保護するために広く使用されています。SSL/TLS、SSH、PGPなどのプロトコルで使用されています。

デジタル署名

デジタル署名は、メッセージや文書の真正性を確認するために使用されます。公開鍵暗号化を使用して、署名が秘密鍵の所有者によってのみ作成できることを保証します。

SSL/TLS証明書

SSL/TLS証明書は、ウェブトラフィックを保護するために使用されます。公開鍵暗号化を使用して、証明書が秘密鍵の所有者によってのみ発行できることを保証します。

セキュアファイル共有

公開鍵暗号化は、Dropbox、Google Drive、OneDrive、Kiteworksなどのセキュアファイル共有アプリケーションで使用されています。

仮想プライベートネットワーク

仮想プライベートネットワーク（VPN）は、インターネットなどの安全でないネットワークを通じて安全なトンネルを作成するために暗号化を使用します。公開鍵暗号化を使用して暗号化キーを交渉します。

Kiteworksは自動化された二重暗号化で最も機密性の高いコンテンツを保護するのに役立ちます

Kiteworksは、安全なファイル共有、コラボレーション、通信のための暗号化されたプライベートコンテンツネットワークを提供します。Kiteworksの主要な機能の1つは、その二重暗号化です。

Kiteworksの最初の暗号化層はエンドユーザーのデバイスで行われます。ファイルはデバイスを離れる前にAES-256暗号化を使用して暗号化されます。これにより、ファイルは最初から安全であり、許可されていないユーザーがアクセスできないようになります。2番目の暗号化層は、Kiteworksの強化された仮想アプライアンスで行われます。この暗号化層は、すでに暗号化されたファイルに追加の保護レベルを追加します。この二重暗号化システムは非常に高いレベルのセキュリティを提供し、ファイルが常に保護されていることを保証します。

Kiteworksの展開の柔軟性により、組織はオンプレミス、クラウド、ハイブリッド、またはFedRAMP仮想プライベートクラウド展開オプションから選択できます。これにより、組織は特定のセキュリティおよび規制コンプライアンス要件を満たすように展開をカスタマイズする能力を持ちます。顧客は自分の暗号化キーを所有しており、Kiteworksでさえも機密コンテンツにアクセスできないことを保証します。この追加のセキュリティ層は、コンテンツ保護に対する安心感と完全な制御を提供します。

ファイル共有とコラボレーションに加えて、KiteworksはメールをEmail Protection Gatewayを介して暗号化します。機密情報を含むメールは、Kiteworksプラットフォーム内で安全に送受信できます。Email Protection GatewayはPGP暗号化を使用してメールを暗号化し、意図された受信者だけがメールにアクセスできるようにします。この機能は、メールで機密情報を送信する必要がある企業に特に役立ちます。

Kiteworksの自動化された暗号化は、エンドユーザーとIT管理者の両方にとって使いやすいです。暗号化プロセスはシームレスで透明性があり、ユーザーはファイルやメールが二重に暗号化されていることに気付くことさえありません。これにより、ユーザーからの追加の努力を必要とせずに、機密コンテンツが常に保護されていることが保証されます。さらに、IT管理者は中央のダッシュボードから暗号化プロセスを簡単に管理および監視でき、コンテンツ保護に対する完全な可視性と制御を提供します。

Kiteworksのプライベートコンテンツネットワークとその暗号化機能を実際に見たい組織は、今日カスタムデモを予約してください。