プロジェクト報告書 最終 Project Final Report

提出日 (Date) 2022/01/19

暗号とセキュリティ
プロジェクト報告書
Cyrptography and Security
今井 徹雄 Tetsuo Imai
1. 背景

しての知識と考える機会を提供する「サイバー攻撃

1.1. プロジェクト全体疑似体験」と「自分に適したセキュリティソフトを本プロジェクトは、暗号化技術という観点からセ推奨するクイズ」の機能を Web ページで実装するこキュリティに関する理解を深め、実際に活用・体験ととした。それに伴った機能の実装とプログラミンすることを目的としたプロジェクトである。主に昨グの学習、Web ページの作成を課題とした。到達目

年度から新型コロナウイルスの影響により、オンラ標は、この Web ページの完成である。

イン授業やリモートワークの増加に伴って情報の管

2. 課題の設定と到達目標

理が以前より重要となっている。そこで、情報を守初めに昨年度の暗号とセキュリティプロジェクトるセキュリティ技術や、それを扱うユーザのセキュの発表用スライドや製作物、報告書の内容を認識し、リティ意識がより大切になる。今年度は、セキュリ「今年度におけるセキュリティ問題の変化」や「昨年ティ技術に攻撃手法や暗号の仕組み等について学習のプロジェクトでは何が問題であったか」を考えるし、より効果的な暗号方式の利活用について検証すことを課題として設定し、1.1 でも述べたような背景る「メール班」と、ユーザのセキュリティ意識の把からどのような問題解決の方法があるかを到達目標

握と改善を目標とする「Web 班」に分かれて活動しとして活動した。この活動から 2 つの班に各人の希た。

望でメンバーを分け、それぞれの班でより詳しく課

1.2. メール班

題と到達目標を設定して活動を開始した。

今日では IT 技術の進歩や新型コロナウイルスの2.1. メール班

蔓延に伴って電子メールを用いて会話や書類のやりメール班では、安全かつ簡単にメールのやり取り取りをする場面が増加した。しかし、電子メールにをするため、高機能暗号の実装を通してこれによるは多くの危険が存在している。例えば、送信者と受結果と課題を検証することを目的とした。高機能暗信者の間に悪意のある第三者が割り込み、なりすま号とは通常の暗号技術に加えて高度な機能を付加ししや電子メールの改ざんを行うことで悪意のあるテたもののことを言う。これは不特定多数が受信するキストや危険性のあるファイルを送りつけると行っことを前提に構成されており、クラウド環境などのたことが挙げられる。この危険性の対策手段として複雑な通信環境やユーザのプライバシー保護などの電子署名がある。これを使用することでデータの改高度な安全性に対応して暗号化を行うことが出来る。

竄となりすましを検知することが出来る。しかし、高機能暗号には様々な種類があり、今回は ID ベース

あまり普及されていないのが現状である。メール班

暗号とタイムリリース暗号に注目した。

ではこれを背景として、安全かつ簡単にメールのやID ベース暗号とは 2001 年に提案された [1] 公開鍵り取りを行うための技術や仕組みなどの対策手法の暗号方式の一種であり、これは通常の暗号技術に対検証を主として活動を開始した。

して ID という個人を特定できるような要素を公開

1.3. Web 班

鍵として用いるものである。これは学内メールシス

Web サイトを見て貰うことで、未来大生のセキュテムのような狭い組織であるほど安全性を保ちやすリティ意識を向上させることを目的とした。IPA のい。加えて公開鍵証明が不要なことから、これを用調査を参考にした結果、「サイバー攻撃に関する知識いた電子署名によりコストやや機能対応に対する問が少ない」と「セキュリティに関して考える機会が題点が解消されると考えられる。三浦 (2020)[2] はこ少ない」ことが問題であるとし、セキュリティに関の ID ベース暗号に関する鍵生成・電子署名の安全性

1

及び正当性についての検証を行った。

報処理推進機構）の「2020 年度情報セキュリティのタイムリリース暗号とは 1993 年に初めて議論さ脅威に対する意識調査」報告書 [6] を参考に、掲載すれて以降多くの研究が行われている [3][4] 公開鍵暗る情報などを吟味した。

号方式の一種であり、これは通常の暗号技術に対し6.Web ページの作成とレイアウトの調整をおこなって時間の要素を付加したものである。これによってた。

指定された時刻以前は復号できないことを保証す

IPA の調査やアンケート結果から、未来大生のサることができ、受信者は復号時刻になると初めてイバー攻撃やセキュリティに関する情報の少なさや情報を見ることが出来る。また ID ベース暗号と多セキュリティに関する意識の低さが見られた。それくの共通点があり、応用が可能となっている。菅原らを解決するために、「サイバー攻撃の疑似体験」と(2021)[5] はこのタイムリリース暗号に関する鍵生成「適したセキュリティソフトを推奨するクイズ」を実の正当性についての検証を行った。

装することで 、課題設定・到達目標で述べた課題を

これら 2 つの暗号技術に関する研究は存在するも解決するとともに、その機能を搭載するうえで必要のの実装例が少なく、実際にこれらを実装するのになプログラミングの学習、Web ページの作成を行っどのようなシステム・技術が必要なのか、どのようた。

な問題が発生するのか、どのような方法・仕様で実3. 課題解決のプロセスとその結果現できるのかといった点が明らかになっていないと

3.1. メール班

考え課題とし、実際に実装してこれらを検証するこ

前述した通り、ID ベース暗号やタイムリリース暗とを到達目標とした。

号、加えて電子署名は実用例が少なく、あまり普及

2.2. Web 班

していない。これにより、実装した際に必要な技術課題を解決するために、前期では主に、どのようや問題が何であるか明らかになっていないとし、実な知識や情報、対策が必要なのかを考え方向性を決際に実装して検証することでこれらの技術の導入・定。後期では、Web サイトのメイン機能を作成する運用がしやすいのではないかと考えた。議論の結果、ことで問題解決を行った。具体的に以下のような手

ID ベース署名、ID ベース暗号によるファイル暗号順で活動した。

化、タイムリリース暗号によるファイル暗号化の 3

1. セキュリティソフトやウイルスについての調査

つの機能を実装し検証を行うこととした。

Web ページの作成に向けて前提知識の調査を行っ

前期の活動では、知識の習得・定着を中心に行った。主に、コンピューターウイルスの感染経路とそた。プロジェクト教員による講義を行っていただき、の対策、セキュリティソフトの有用性について調査

班のメンバー全体に対して基礎知識の習得から、鍵をした。

生成局や今回関わる高機能暗号などの応用的な知識

2. プログラミングの学習と Web ページ作成 Webの習得を中心に行い、また講義後に内容の確認を行ページ作成のために必要な、html と css の学習を学

い知識の定着に対しても活動を行った。講義による習サイト Progate を用いておこなった。また、これ知識の習得後、議論の結果、今回実装するシステム

から作る Web ページの基礎となる部分や、機能の一に向けてクライアント班とサーバ班へさらにメン部を実装した。

バーを分け活動を行った。クライアント班は実際に

3. はこだて未来大学の生徒を対象にしたアンケート暗号化部分の処理を実装する必要があることから、の実施

知識の定着の一貫として各メンバーでそれぞれ任意未来大生がどの程度のセキュリティ意識を持っていの言語を用いて暗号技術を実装することを後期開始

るかを確認するため、アンケートを実施した。

までの課題として活動した。サーバ班は Firebase な

4. アンケート結果の考察

どの認証機能やサーバに関しての知識の習得が必要

アンケートの結果を考察し、どのように Web サイと考え、必要技術の調査を継続的に行った。

トをアップグレードするか考えた。

後期の活動では本格的にメールシステムの実装を5.IPA 調査の考察開始した。ID ベース暗号とタイムリリース暗号にアンケートだけでは情報が不十分と考え、IPA（情関する文献が学内メールシステムについてである

2

点、比較的小規模である点から、公立はこだて未来

1.Top ページ

大学で実際に用いられている学内メールシステムに2. サイバー攻撃疑似体験ページ対して機能実装をすることとした。また議論の結果、

3. 疑似体験の振り返りページ

Google Chrome の拡張機能を用いて実装することで4. ウイルス感染とその対策ページ容易に実装でき、かつ有効に課題の検証が可能であ

5. 自分にあったセキュリティソフトページ

り、これを実装方針とした。その後、活動によって上記の 2 番と 3 番が疑似体験班の Web ページ、4すべて有効に実装することができた。ID ベース署名番と 5 番がクイズ班の Web ページとなっている。まはメール送信の本文の末尾に付加する形で送信し、た、それぞれの班のページには Top ページからアク受信者は付加された署名を元に検証することができセスできる。

る。ID ベース暗号によるファイル暗号化は拡張機能「Top ページ」には、参考にしたアンケート調査、によって付加された場所にファイルを添付すること

Web ページの概要、成果物の情報、Web ページ作成

で暗号化されたファイルをダウンロードすることが班の活動内容について掲載される。

出来る。タイムリリース暗号によるファイル暗号化「サイバー攻撃疑似体験ページ」では、メールによは復号時刻を指定した上で同様に拡張機能によってるフィッシング詐欺を再現しており、そこで行った付加された場所にファイルを添付することで暗号化行動によって、どのような情報が盗まれたのかを提されたファイルをダウンロードすることが出来、受示する。その後、「疑似体験の振り返りページ」に信者は指定した時刻以降のみ復号することが可能とて、フィッシング詐欺の対策やその他のサイバー攻なる。なお、ID ベース暗号に関する機能はすべて事撃について学ぶことができる。

前にユーザを登録・認証をする必要がある。また、「ウ イ ル ス 感 染 と そ の 対 策 ペ ー ジ」で は、コ ン

これらの機能を実装するためには鍵生成局や認証局

ピュータウイルスについての情報や、個人でできるが必要であり、そのシステムを図 1 と図 2 に示す。

セキュリティの向上方法について掲載している。
「自分にあったセキュリティソフトページ」では、自分の環境や考え方に合ったセキュリティソフトを、計 6 種の中から提示される。
4. 課題と展望4.1. メール班
前述した通り実際に学内メールシステムに対して該当の暗号技術を実装後、メンバーで問題点やそれに対する対処、または展望に対する議論を行った。

図1

ID ベース暗号に関するシステム構成

次から述べるのはその内容である。
実装の容易さという観点から Google Chrome の拡張機能を用いて実装したが、拡張機能ならではの問題があった。当初はメール送信画面にファイルを直接添付した際に直接拡張機能によってファイルを暗号化して、その暗号化したファイルを添付することを想定していたが、拡張機能の特性上難しいことが判明した。今回の実装では実装方針を 3.1 で示したとおりに変更することで対処した。この点に関して、実際に新しくメールシステムを構築する際はメールの添付処理自体にこの暗号化処理を施すことで実装

図 2 タイムリリース暗号に関するシステム構成

3.2. Web 班することが可能であるため、この問題は対処可能で目標としていた Web サイトが完成した。具体的にあると考える。

は以下のページである。

今回サーバ側において SSL 証明書やドメインを無3料のものを使用しており、この点において実用的での調査を用いるのはややデータとして広すぎるため、はないという問題点はある。しかし、有料のものと目標設定の際、事実より考察の部分が多くなってし無料のものではセキュリティ的な暗号強度は違いがまった。やはり未来大生に直接アンケートを取り、ないものの、有効期限やサポートといった観点におデータを参考にするのが良いだろう。ついては、学いて優位性があるため、実際は有料のものを使用す

内にて直接アンケート活動をすることで、今回よりることでより安全なサービス運用ができるのではなも効果的にアンケートのサンプルを集めることがでいかと考える。

きるだろう。この方法を用いて再度アンケートをと加えて、今回内部動作の実装を目的としていたたり、未来大生のセキュリティ意識向上にはなにが必め、ユーザ視点でどのような利点があるのか分かり要なのか、また、未来大生には何が足りていないのづらいという意見が出た。これに関して、暗号技術かを考察し直す必要があると考えられる。

もといセキュリティ技術はユーザが安心してメール

参考文献やファイル送信が出来るようになることが目標であ[1]D. Bonoh and M. Franklin, Identity-based encryp-

るため、今後ユーザ視点での暗号技術を考えること

tion from the Weil pairing. In: Annual internationalも重要なのではないかと考えられる。

cryptology conference. LNCS 2139, Springer, Berlin,

4.2. Web 班

Heidelberg, pp. 213- 229, 2001.

目標としていた「サイバー攻撃の疑似体験」と「適[2] 三浦幸泰, ID ベース暗号の学内向けメールシステしたセキュリティソフトを推奨するクイズ」を Web

ムの鍵生成, 公立はこだて未来大学 卒業論文, 2020.

ページに実装することができた。成果発表の制作物[3]K. Chalkias and G. Stephanides, Timed re-に関するコメントには、「面白い」というコメントがlease cryptography from bilinear pairings using hash

複数あったため、特に「セキュリティに関して興味chains, CMS 2006, LNCS 4237, pp. 130-140, 2006.

を持って貰う」という目標は達成できただろう。し[4] 笠松宏平, 松田隆宏, 江村恵太 花岡悟一郎, 今井秀かし、作成した Web ページがどのように未来大生に樹, フォワード安全暗号を用いたタイムリリース暗検証を与えるのかという検証を行えていない。その号の一般的構成の安全性証明, コンピュータセキュため、実際に被験者に Web ページを利用してもら

リティシンポジウム 2011, 2011.

い、データを取るなどして効果を検証する必要があ[5] 菅原健斗, タイムリリース暗号を用いた学内向けるだろう。

メールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学 卒
業論文, 2021.

また、我々がおこなったセキュリティ意識調査ア
ンケートは、サンプル数が少ないため考察する根拠[6]IPA, 「2020 年 度 情 報 セ キ ュ リ テ ィ に 対 す る 意としては不十分であった。理由として、コロナ渦の識調査【倫理編】【脅威編】」報告書, IPA 情報処理

影響で、学内でのアンケート収集ができなかったこ

推進機構, 2021, https://www.ipa.go.jp/security/とが挙げられる。

economics/ishikichousa2020.html, (参照 2022-01-

そのため、IPA の男女 10 代と 20 代のアンケート

05).

で代用し、セキュリティ意識について考察したが、未来大生を対象とした Web ページを作る上で、IPA

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