【サーバーNo.506】今更聞けない！暗号化アルゴリズムをサクッと解説

暗号化アルゴリズムについて詳しく知らない方にも理解しやすいように、基本的な概念から具体例までをわかりやすくまとめました。

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暗号化アルゴリズムとは？

暗号化アルゴリズムとは、データを第三者に読み取られないように変換する仕組みです。特定のルール（アルゴリズム）に従って情報を暗号化し、復号のための鍵が必要になります。

オンラインショッピングでの暗号化

flowchart LR A[クレジットカード情報入力] --> B[暗号化アルゴリズム適用] B --> C[暗号化されたデータ送信] C --> D[受信者が復号] D --> E[安全に決済完了] note right of B: 暗号化例: AES, RSA

オンラインショップでカード情報を入力すると、暗号化アルゴリズムが適用されます。その後、暗号化された情報が送信され、受信側が鍵を使って復号することで、安全に取引が行えます。

LINEメッセージの暗号化

flowchart TD F[メッセージ入力] --> G[暗号化アルゴリズム適用] G --> H[インターネット経由で送信] H --> I[相手が復号] I --> J[メッセージ閲覧] note right of G: 利用される例: エンドツーエンド暗号化

LINEのメッセージ送信時も同様に、送信前に暗号化アルゴリズムが働きます。メッセージはインターネット経由で安全に相手に届けられ、受信者だけが内容を確認できます。

暗号化アルゴリズムは、古代より情報を秘匿するために発展してきました。特に第二次世界大戦中に、情報の傍受や改ざんを防ぐ目的で高度な数学的手法が研究され、今日のコンピュータベースの暗号化へと発展しました。

flowchart TB K[古代の簡易暗号] --> L[戦争時の高度暗号技術] L --> M[現代のデジタル暗号化アルゴリズム] note right of L: エニグマ機などの暗号機 note right of M: AES, RSA, ECCなど

現代暗号化アルゴリズムの礎を築いたのは、クラウド・シャノンです。彼は情報理論の父と呼ばれ、1940年代に情報の安全な伝達の理論を構築しました。彼の理論は、後のRSAやAESといったアルゴリズムの基盤となり、情報社会の発展に大きく貢献しました。

第二次世界大戦期のスパイ活動や無線通信の傍受が背景にあります。通信の安全性確保が急務となり、各国が暗号技術の開発にしのぎを削りました。その後、インターネットの普及とともに商用利用が進みました。

多くの人が鍵の種類（公開鍵・秘密鍵）の違いで混乱しがちです。特に、公開鍵暗号方式では「公開しても大丈夫な鍵」と「秘密にすべき鍵」が存在し、役割が逆転しているように感じるためです。また、SSL/TLSといったプロトコル名が出てくると、それがアルゴリズムとどう違うのかで混乱する方も多いです。

暗号化アルゴリズムは、鍵生成、暗号化処理、復号処理の3つの基本要素で成り立っています。特に、数学的計算を駆使して元のデータを推測しにくくするため、素因数分解や楕円曲線理論などが用いられています。

flowchart LR N[鍵生成] --> O[暗号化処理] O --> P[データ送信] P --> Q[復号処理] note right of N: 公開鍵/秘密鍵の生成 note right of O: 平文→暗号文 note right of Q: 暗号文→平文

暗号化アルゴリズムは、主に通信やデータ保護の場面で活用されます。

インターネットバンキングでは、ユーザーの口座情報やパスワードを安全に送受信するために、SSL/TLS暗号化が使われています。ブラウザと銀行サーバー間で公開鍵と秘密鍵が交換され、悪意のある第三者が情報を盗み見できないように保護されています。

flowchart TB R[ユーザーログイン] --> S[SSL/TLS接続確立] S --> T[暗号化通信開始] T --> U[銀行サーバーがデータ復号] note right of S: 鍵交換: RSA, DH使用

クラウドストレージサービスでは、ユーザーがアップロードするファイルがAES暗号化によって保護されます。保存中のデータは暗号化され、正規のユーザーだけが鍵を用いて復号しアクセス可能となります。

flowchart LR V[ファイルアップロード] --> W[AES暗号化適用] W --> X[クラウドに保存] X --> Y[ダウンロード時に復号] note right of W: 対称鍵暗号方式

意外と知られていないのが、量子コンピュータの登場で現在のRSA暗号が将来的に破られる可能性が指摘されている点です。それに備えた新しい暗号方式「耐量子暗号」が研究されています。

暗号化アルゴリズムの理解において、あわせて学ぶ必要があるサーバー関連のキーワードを5つ挙げ、それぞれを簡単に説明します。

通信内容を暗号化し、安全な接続を提供するサーバーです。

インターネット上でプライベートネットワークを構築し、安全な通信経路を提供します。

ユーザーとインターネット間の仲介役として、アクセス制限や匿名性を提供します。

外部からの不正アクセスを防ぎ、内部ネットワークを保護する役割を担います。

ユーザーのIDとパスワードを管理し、正当なアクセスかどうかを確認します。

暗号化アルゴリズムの理解を深めることで、個人情報や取引情報の安全確保が可能になります。日常生活ではオンライン取引やSNSの安全利用に役立ち、仕事面ではデータ保護やセキュリティ対策に貢献します。