セキュア通信をコンパクトに実現する方法（４）デジタル証明書・公開鍵とは？デジタル署名の仕組みなどをわかりやすく解説

前回の記事では「組込み機器におけるセキュリティ対策」を取り上げました。

今回の記事では、デジタル証明書や公開鍵について述べていきます。

デジタル証明書は通信技術ではありませんが、プロトコルとの相性も非常によい特長があり、近年利用される機会が増えています。

デジタル証明書とは

デジタル証明書とは、インターネット上でデータをやり取りする際の本人確認に使用されるデータです。電子証明書と呼ばれることもあり、基本的には認証局によって発行されます。

デジタル証明書を利用することで、オンラインで申請や手続きなどを行なう際に、他人によるなりすましやデータの改ざん、盗聴されることを防ぎます。

TLS/HTTPS, SSH, EAP（回線認証）などのプロトコルで使用され、近年は暗号資産（仮想通貨やNFTなど）やデジタルサインなどで活用した人も多いかもしれません。

パスワードとの主な違いは以下の通りです。

	パスワード	デジタル証明書
要素	知識を要素とする情報	所有を要素とする情報
発行者	ユーザーが設定する	第三者が発行する
管理	認証する側はアカウント数に応じた管理が必要	認証する側の管理は不要認証される側は秘密鍵とペアで管理する
機密性	あり	デジタル証明書（なし）秘密鍵（あり）
使用方法	一般的にはログインの際に入力	プロトコル上の認証プロセス

公開鍵暗号方式

デジタル証明書を実現する代表的な方法として「公開鍵暗号方式」があります。

暗号化と復号において、秘密鍵と公開鍵を使用する方式です。

秘密鍵はその所有者によって管理され、存在するのは１つだけです。一方、その秘密鍵の対になる公開鍵は相手が利用するための鍵で、公開することが可能です。

重要な特長として、公開鍵で暗号したデータは秘密鍵でしか復号できず、また秘密鍵で暗号化したデータは公開鍵でしか復号できません。

例えば、機密情報をやり取りする場合、公開鍵暗号方式におけるデータの送受信は以下のように行なわれます。

悪意のある第三者が盗み見て改ざんしようとしても、機密鍵を持っていないため暗号文を復号することはできません。このように、情報漏洩を防ぐことができます。

デジタル署名

デジタル署名とは

デジタル署名は、秘密鍵で署名を作成し、秘密鍵と対になる公開鍵で検証する暗号技術です。

公開鍵暗号方式は、機密情報を扱う上記のケースとは鍵の使い方を逆にすることで、デジタル署名として使うこともできます。

デジタル署名とよく似た言葉に「電子署名」があります。日本ネットワークセキュリティ協会電子署名ワーキンググループの「デジタル署名検証ガイドライン」では、下記のように記されています。

電子署名とは、電磁的記録（電子文書）に関連付けられ、検証により確認可能な、電子的措置であり、その効力を持たせるために様々な方式がある。欧米では電子署名(electronic signature)とデジタル署名(digital signature)を区別し、電子署名は広い意味で、本人と電子文書との関係を示すために本人が作成した電子データを指し、デジタル署名は、署名者の身元とデータが改ざんされていないことを、公開鍵暗号技術を使って検証できる技術を指す。

引用：NPO法人日本ネットワークセキュリティ協会電子署名ワーキンググループ「デジタル署名検証ガイドライン」 p.1

電子署名はデジタル文書が改ざんされていないかの検証や本人確認をする仕組み・技術の総称で、デジタル署名は電子署名において公開鍵暗号方式を利用する技術です。しかし、両方を同義とするケースや、混同して使用している場合もあるため、これらの言葉を使う際には、どの範囲を指しているのか注意しましょう。

参考：一般財団法人日本情報経済社会推進協会「電子署名の仕組み」
参考：一般財団法人日本情報経済社会推進協会「電子署名（デジタル署名）」
参考：株式会社Innovation & Co.「電子署名とデジタル署名の違いとは？仕組みや特徴など詳しく解説！」