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暗号の未解決の謎：信頼できない環境で安全に鍵を生成するには？
今日のデジタル時代では、データセキュリティがますます重要になっています。ネットワーク通信の増加と技術の発展に伴い、信頼できない環境で安全に鍵を生成する方法という問題が、多くの研究者や専門家の注目を集めています。暗号化における鍵合意は、このニーズを解決する鍵となっています。現在、さまざまな環境におけるセキュリティ問題を解決し、通信の機密性とデータの整合性を確保するために、さまざまな主要プロトコルが提案されています。
鍵合意とは、2 つ以上の当事者が、各当事者が提供する情報に基づいて共同で暗号鍵を生成できるようにするプロトコルであり、どちらの当事者も結果の値を事前に決定することはできません。
鍵プロトコルの定義は、鍵合意と鍵交換の 2 つのカテゴリに分けられます。鍵合意では、すべての誠実な参加者が共同で最終的な鍵生成に影響を与える必要がありますが、鍵交換では通常、一方の当事者が鍵を生成し、それを他の当事者に送信します。このような設計は、信頼できない環境では潜在的なセキュリティ問題につながる可能性があります。たとえば、従来の鍵交換システムの多くは、参加者間の信頼を確立できず、中間者攻撃に対して脆弱になります。
指数鍵交換
すべての公開鍵協定の中で、Diffie-Hellman 鍵交換プロトコルは上記の要件を満たす最初のものです。このプロトコルは乱数を使用してジェネレーターで指数演算を実行し、共有キーを安全に生成します。
この機能により、Diffie-Hellman は最も広く使用されている鍵交換アルゴリズムの 1 つとなっていますが、その主な欠点は参加者の ID 認証が欠如していることであり、そのため中間者攻撃の潜在的なリスクが依然として存在します。盗聴者は、共有秘密を生成するために使用された最終的な値を効果的に判断することはできません。
対称鍵合意
対称鍵合意 (SKA) は、対称暗号化アルゴリズムと暗号化ハッシュ関数を使用して鍵を生成する別のタイプの鍵合意です。このようなプロトコルでは、共有キーを生成するプロセス中に、当事者間で何らかの初期秘密が保持される必要があります。
の最も有名な例は、Needham-Schroeder 対称鍵プロトコルです。これは、ネットワーク内の 2 つの当事者間でセッション キーを確立するために信頼できる第三者を導入します。対称鍵協定は、対称暗号化技術を使用して鍵のセキュリティを確保することに重点を置いています。
匿名鍵交換の課題
Diffie-Hellman によって実証されているように、匿名鍵交換プロトコルは当事者の認証を提供しないため、中間者攻撃に対して脆弱になります。したがって、この問題を克服するために、合意されたキーを他の合意されたデータに数学的に結び付ける、安全なキー合意を提供するためのさまざまな認証メカニズムとプロトコルが開発されてきました。
ボブのキーは信頼できる第三者によって署名されているため、デジタル署名されたキーは中間者攻撃を防ぐ効果的なツールです。
多くの実際のセキュリティ システムでは、デジタル署名メカニズムによってキーの整合性が確保され、通信中に重要なデータが改ざんされるリスクが軽減されます。これらの署名キーは通常、HTTPS、SSL、トランスポート層セキュリティなどの安全なネットワーク トラフィックで使用される一般的なメカニズムである証明機関によって保護されます。
ハイブリッド システムと暗号化プロトコル
ハイブリッド システムでは、公開鍵暗号を使用して秘密鍵を交換し、その秘密鍵を使用して対称暗号システムで動作します。このアプローチは、公開暗号システムと対称暗号システムの利点を組み合わせ、機密性、整合性、認証、否認不可性などの複数の要件を満たすことができます。
パスワード認証キー プロトコルでは、アクティブな攻撃下でもシステムの安全性を確保するために、別の秘密パスワードが必要です。
たとえば、DH-EKE、SPEKE、SRP などのバリアントはすべて、中間者攻撃やその他のアクティブ攻撃の脅威に抵抗するように設計された、Diffie-Hellman ベースのパスワード認証のバリエーションです。
もちろん、上記のプロトコル概念に加えて、安全なキー生成スキームを実装するには、常に変化するセキュリティ上の課題に対応するために、新しい技術の進歩を継続的に追求することも必要です。では、暗号化の将来において、安全に鍵を生成するための他の解決策が見つかるでしょうか?
