例：ファイアウォールの内側から外側への電子メールの送信は許すが、逆方向 は許さない。
2000年5月1日に、筑波大学の入り口でパケット・フィルタを行うようになった。
壁を越える時には、壁の上で WWW Proxy を動かすことがある。
■コンピュータ・ウイルス
コンピュータ・ウイルスは、プログラムの一種。- 他のプログラムに寄生する
- 悪さをする
- 自分自身のコピーを広げようとする
ワーム(worm)は、他のプログラムに寄生しない。
ウイルスといっているものの中には、ワームやトロイの木馬も含まれる。
- 感染
- 潜伏
- 発病
- ワープロや表計算の文書の一部（電子メールの添付ファイル）。 ウイルスは、スクリプト言語(マクロ言語)で記述されている。
- 実行プログラム
- （フロッピ・ディスクの）オペレーティング・システムの領域。 ファイルとしては見えない。
- プログラムや文書の出どころを確認する。
- 怪しいフロッピは、パソコンに入れない。
- ウイルス・チェックのソフトウェアを使う。最新のデータに更新する。
- スクリプト言語の機能（マクロ機能）を停止する。 VB Script(Visual Basic Script) や WSH (Windows Scrypting Host) を 止める。
- ウイルス情報の偽物を広めない。それ自体が人間を媒介するウイルス （meme ←→ gene）。
■暗号
暗号が使われてきたグループ４つ
- 軍隊
- 外交団
- 日誌係
- 恋人同士
- 日本政府
- NTT
- パチンコ・カード
◆暗号に関する基本用語と安全性
暗号とは、情報の意味が当事者以外にはわからないように情報を変
換することである。
図? 暗号の考え方
- 平文
- 元の情報
- 暗号文
- 変換された情報
- 暗号化
- 平文を暗号文に変換すること。暗号化鍵が必要。
- 復号化
- 暗号文を平文にもどすこと。復号化鍵が必要。
-
- 鍵
- 暗号化や複合化に必要な（短い）データ。
- 解読 当事者以外の第三者が、暗号文を元にもどすこと、あるいは、復号化鍵を得る こと。
◆鍵の重要性
なぜ鍵を使うのか。- 同じ暗号化の方法を使っていたとしても、鍵を変えるだけで暗号文も変
わるので、暗号化のプログラムを１つ作っただけで、様々なデータを暗号化す
ることができる。
- 暗号化のプログラムを作る手間を軽減できる。 （人間がやっていた時は、暗号化をする方法を訓練する手間が省ける）
- 暗号化の手法を公開することができる。どのくらいその暗号が強いのか がわかる。 （人間がやっていた時は、暗号化をする兵隊が敵に捕まったとしても、 鍵をしらないと解読されることはない。）
暗号化の方法が秘密になっていると、一見、より強そうにみえる。しかし、そ の暗号が、強いのか弱いのか調べる方法がない
暗号の安全性は、鍵の安全性によっている。 鍵の管理が非常に重要となる。
暗号化のプログラムを作成した人でも、鍵を知らなければ平文を得ることがで きない。
◆暗号の経済学
暗号の安全は、解読にかかるコストを大きくすることで、解読され た平文から得られる利益を相対的に小さくすることに依存している。
鍵を長くするだけで、安全性が指数関数的に高くなる。
鍵を１ビット長くすると、解読時間が２倍になる。
（「鍵の長さを２倍にすると解読時間が２倍になる」は、誤り）。
図? 指数関数 図? 指数関数
パスワードは、コンピュータの中では、暗号化の鍵として使われる。 長いパスワードは、破られにくい。１文字(大文字小文字数字記号)増やすと、 総当たりで解読に要する時間が、５０倍から１００倍近くかかるようになる。
暗号の安全にとって、最近のコンピュータの高速化と低下価格下は、 １つの脅威となっている。
- ムーアの法則。半導体の性能と集積は、１８ヶ月〜２４ヶ月ごとに２倍になる。 指数関数。
- 安いコンピュータをたくさん並べて計算させる（並列処理）。
SETI (the Search for Extraterrestrial Intelligence)。
◆共通鍵暗号系と公開鍵暗号系
暗号の方法は、大きく２つに分類される
- 共通鍵暗号系（対称暗号系）
- 暗号化鍵と復号化鍵が同じ（または片方から片方が簡単に計算できる）。
- 公開鍵暗号系（非対称暗号系）
暗号化鍵から復号化鍵を容易に類推できない。
◆Caesar暗号
Caesar暗号は、置換暗号（substitution cipher）の１つ。置換暗号では、各 文字あるいは文字群が、それぞれ別の文字あるいは文字群に置換される。Caesar暗号は、知れている最後の暗号である。 平文アルファベットをＮ文字ずらした暗号文アルファベットに変える。
N=2 の時の対応表
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB
暗号の説明では、平文を小文字で、暗号文を大文字で書く習慣がある。 カルタゴ人以来騙された人はいない。N=13 で、大文字小文字を保存する方法を、rot13 暗号という。rot13 は、電 子メールやネットワーク・ニュースで「ネタばらし」の部分を書く時に使われ る。
◆乱数(random numbers)
数の集合から、無作為抽出で抜き出された数。
真性乱数。ビット列にすると、０と１の発生確率がそれぞれ１／２で、各ビッ トは他の部分と独立(ｉｉｄ（independent and identically distributed）) である。
物理乱数。量子力学の効果を増幅してディジタル化したもの。 平滑化して０，１のバランスをとれば、真性乱数になる。
疑似乱数(pseudo random number)。種(seed)と呼ばれる入力ビットパタンを基 に計算された、種よりも長いランダムに見えるビット・パタン。種が決まれば 出力乱数は一意に決まる。
◆乱数を使った暗号
Caesar暗号では、定数だけずらしていた。定数ではなく、文字の長さの乱数の 列を使い、文字ごとに乱数の数だけだけずらす。例:
乱数表: 0 18 19 22 22 7 9 4 14 3
平文: h e l l o w o r l d 8 5 12 12 15 23 15 18 12 4 暗号文: H W E H K D X V Z G : 8 23 5 8 11 4 24 22 26 7乱数表そのものや、大きな乱数表の中でどこから使い始めるかを鍵にすること ができる。真性乱数を使うと、解読する方法は数学的に存在しないことが証明されている。
しかし、真性乱数を使うことはコストが大きい。 送信側と受信側で同じ真性乱数を作るのが大変である。
乱数表を記憶する変わりに、疑似乱数を使う方法がある。使う疑似乱数の性質 が悪いと簡単に解読される。
実際には、文字をずらすのではなく、足し算、引き算や、排他的論理和と呼ば れる計算が使われることが多い。
◆公開鍵暗号系
公開鍵暗号系（非対称暗号系）では２つの異なる鍵を用いる。 便宜上、この２つを公開鍵と秘密鍵と呼ぶ。
これらの鍵は、互いに相手の逆関数になっている。
- 公開鍵で暗号化したものは秘密鍵で複合化できる。
- 秘密鍵で暗号化したものは公開鍵で複合化できる。
図? 公開鍵暗号を使った暗号通信の手順
- 受手は、公開鍵と秘密鍵の組を作り、公開鍵を誰でも読めるようにする。
- 送手は、受手の公開鍵を暗号化鍵として用いて暗号文を作り、送る。
- 送手は、受け取った暗号文を、自分の秘密鍵を復号化鍵として用いて復号化し、 元の平文を得る。
ここで、公開鍵から秘密鍵を計算することは難しい。ある平文を公開鍵で暗号 化してみたところで、秘密鍵を得ることは難しい。
公開鍵暗号の利点は、鍵を管理する手間が掛らないこと。
- 共通鍵暗号
- 情報を交換する間で鍵を安全に共有しなければならない。しかも、通信 相手ごとに鍵を変える必要がある。
- 公開鍵暗号
- 受手ごとに、１つの暗号化鍵を公開するだけでよい。今までに通信をしたこと がない人からでも、暗号化されたメッセージを受け取ることが可能である。
◆認証
認証とは、情報の正当性や完全性を確保する技術である。
- 利用者認証
- アクセスしてきた人が正当か否かを判定する。 しばしばパスワードや暗唱番号が用いられる。
- ディジタル署名(メッセージ認証、電子署名)
- 通常の署名とおなじく、送られてきたメッセージが送信者本人のもので あることを識別、確認すること。
◆認証の例
- 顔パス
- 学生証のバーコード（大学図書館）
- キャッシュカードと暗証番号
- クレジット・カード番号と有効期限
◆ディジタル署名
ディジタル署名では、通常の署名と同様に、次のような性質が必要である。
- 受信側は、送信者が誰であるのかを照会することができる。
- 送信者は、後でそのメッセージを送ったことを否定できない。
公開鍵暗号系を使ってディジタル署名を行うことができる。
図? 公開鍵暗号を使ったディジタル署名の手順
- （受手ではなく）送手は、公開鍵と秘密鍵の組を作り、公開鍵を誰でも 読めるようにする。
- 送手は、自分の秘密鍵を暗号化鍵として用いて暗号文を作り、送る。
- 送手は、受け取った暗号文を、送手の秘密鍵を復号化鍵として用いて復 号化し、元の平文を得る。この時、きちんと平文が得られた場合、その平文は、 その公開鍵の持ち主から送られてきたことがわかる。
メッセージ全体を暗号化する代わりに、メッセージを平文で送り、それにメッ セージを一方向関数（ハッシュ関数）と呼ばれる方法で計算した結果だけを、 秘密鍵で暗号化したものを送る方法もある。一方向関数では、計算結果から元 の値（メッセージ）を計算することが難しい。
ディジタル署名や利用者認証は、公開鍵暗号系ではなく、共通鍵暗号系を用い ても可能である。ただし、この場合、鍵を管理する信用できる管理センターが 必要となる。
◆公開鍵暗号を使った利用者認証
利用者認証のために、公開鍵暗号系を用いることができる。銀行の口座を例に、 これを説明する。
- 口座を開く時に、顧客は、公開鍵と秘密鍵を生成し、公開鍵を銀行に届 け、秘密鍵を自分で保持する。
- 顧客が通信回線を通じて銀行にアクセスしてきた時、銀行は乱数を１つ 生成し、顧客の公開鍵でそれを暗号化し、顧客に送り返す。
- 顧客は、送られてきた暗号化された乱数を、保持している秘密鍵で復号 化し、銀行に送り返す。
- 銀行は、顧客から返された乱数が正しければ、正当な顧客であると判定 する。
単なる暗証番号の場合、通信を傍受されたら終り。
■電子現金
電子現金（electronic cash、電子マネー）とは、現金が持っている有用な性 質をディジタル情報を使って実現しようとするもの。■通信路の暗号化
- SSH
- SSL
◆SSL(Security Session Layer)
Netscape 社によって開発された。主に、WWW (World Widw Web) での暗号通信 に使われている(他にも使える)。
- URL が http: ではなく https: で始まる。
- ブラウザの画面に通信路が暗号化されていることを示す印がつく
少し前まで、輸出用 WWW ブラウザは、鍵の長さが４０ビットに制限されてい た。今は、１２８ビットまで使える。
◆SSH(Secure Shell)
暗号化された通信路で、次のような機能を提供する。- 遠隔ログイン
- ファイル転送
- トンネリング(ポートフォワーディング)
◆SSHのトンネリング(port forwarding)
暗号化された通信路の中に一般のアプリケーションの通信を通す。よくつかわれるもの。
- POP, IMAP (電子メールの受信)
- X11
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Last updated: 2001/06/14 00:54:39
Yasushi Shinjo / <yas@is.tsukuba.ac.jp>