やさしいネットワーク・セキュリティ（1）
通信データの盗聴への対策技術

連載 IT 技術村山

MURAYAMA

純一
Junichi

東海大学大学院情報通信学研究科
情報通信学専攻主任教授

インターネットとセキュリティられる。
固定電話網は，国家並みに信頼できる通信キャリア

現代社会は高度情報化社会である。これを支えるイ（通信事業者）同士が相互接続されることで構成されンターネットの発展には目を見張るものがある。現在ている。従量課金を行うために，誰と誰がいつからい

では，スマートフォンなどを介して，世界中の人々がつまで通信したかについても，通信事業者が詳細を把繋がっている。この結果，我々の生活に欠くことの出握している。

来ない，インフラストラクチャとなっている。

一方，インターネットでは，多種多様なサービス・一方で，インターネットを利用した犯罪が後を絶たプロバイダ（通信事業者）同士が複雑に相互接続されない。当初は，コンピュータの技術者が技術力を誇示ている。定額課金が主流のため，誰と誰がいつからいするための事件が大半であった。しかし，現在は，事つまで通信したかについては，ほとんど把握されてい件の悪質化が進んでいる。ビジネス社会にも大きな金ない。また，通信データが，どのプロバイダを経由し銭的な損害を与えている。最近では，毎日のように新て送られるのかも把握されていない。このため，通信聞や TV で，インターネットに関わる事件がニュースデータが送られる経路上に，悪質なプロバイダや第三報道されている。
高度情報化社会においては，インター者がいても，利用者がその存在に気づくことは難しい。

ネットを使わないという選択はありえない。このような背景から，インターネット上で安心・安全を実現するためのネットワーク・セキュリティ技術への関心が高まっている。

インターネット・ショッピング
現在のインターネットは，ショッピングの利便性をそこで，今回から全 4 回にわたり，ネットワーク・飛躍的に高めている。顧客がインターネット上で商品セキュリティの考え方について，できるだけわかりやを選択した後に，クレジットカードで料金支払いを行すく紹介させて戴くことにする。

うことで，後は宅配業者が顧客へ現物の商品を配送してくれる。クレジットカード決済時は，その場でカー盗聴されるインターネットド番号（とセキュリティコード）を通知するだけで良く大変便利である。

ニュース報道などでご存知の方も多いと思うが，イ

しかし，図− 1 に示すように，インターネットにはンターネットでは，盗聴が日常茶飯事である。通信の盗聴者が潜んでいる。①クレジットカード番号は，顧秘密が守られる固定電話に比べると大違いである。こ客のウェブブラウザから店舗のウェブサーバへ，インれは，通信網の設計思想の違いも影響していると考えターネットを利用して，通知される。②この際に，ク

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やさしいネットワークセキュリティ（1）レジットカード番号が盗聴される確率が高い。③盗聴求される。通常は，天文学的に長期の時間を費やすこ

者は，クレジットカード番号を入手すると，これを別ととなる。⑤暗号解読時にクレジットカードの期限がの店舗のウェブサーバなどで不正利用する。クレジッ切れていれば，そのカードの不正利用が行えない。こトカードで購入された商品の最終的な支払いは，クレのため，安全が確保されたことになる。

ジットカードの所有者に請求されることとなる。

共通鍵の配送は危険
インターネット・ショッピングで暗号通信を行うた
めには，図− 3 に示すように，顧客のウェブブラウザと店舗のウェブサーバの双方が暗号鍵を持つ必要がある。基礎的な暗号通信方式では，暗号化と復号で同じ鍵を使用する。この鍵は共通鍵と呼ばれる。①共通鍵は，通信の初期段階で，店舗のウェブサーバから顧客のウェブブラウザへオンラインで送り届けられる必要がある。しかし，この段階では，まだ暗号通信路が設
図− 1

通信データの盗聴定されていない。②このため，この鍵自身が盗聴される危険性が高い。

暗号通信による盗聴対策

盗聴者は，あらかじめ共通鍵を入手しておくことで，その後に盗聴した暗号データを瞬間的に復号できる。

盗聴自体を防げない状況で，クレジットカードの不すなわち，クレジットカードが不正利用されてしまう。

正利用を防止するためには，図− 2 に示すように，暗このことは，インターネット・ショッピングを実現す号通信の利用が魅力的である。①顧客のウェブブラウる上で，大きな問題となっていた。

ザは，暗号鍵を利用してクレジットカード番号を暗号化する。生成された暗号データは，インターネット上を転送され，店舗のウェブサーバに届けられる。②サーバは，暗号鍵を利用して暗号データを復号し，クレジットカード番号を読み取る。③一方，暗号データは盗聴者にも届いてしまう。しかし，盗聴者は暗号鍵を持たない。このため，暗号データを復号できない。④
仮に暗号データの解読を試みようとしても，クレジットカード番号を読み取るまでに，多大な試行錯誤が要
図− 3

暗号鍵の配送問題

２つの鍵を使う暗号通信
暗号鍵の盗聴対策として，2 つの鍵を使う暗号通信方式が，Diffie 氏と Hellman 氏によって提唱された。
1976 年のことである。この方式では，暗号化専用の鍵と復号専用の鍵を使用する。暗号化専用の鍵で暗号化したデータを，同じ鍵で復号することはできない。
図− 276

盗聴対策としての暗号通信

一方で，復号専用の鍵では復号することができる。こ
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のように，とても不思議な性質を持った鍵を使用する。

盗聴が前提の公開鍵

RSA 暗号
公開鍵 / 秘密鍵・暗号方式の提唱以来，数学的な難問として，その実現が数学者たちの大きな目標となっ暗号化専用の鍵は「公開鍵」，復号専用の鍵は「秘た。一般的には，ある関数で変換した通信データは，密鍵」と呼ばれる。通信の初期段階には，店舗のウェ逆変換することで元に復元できる。しかし，元に戻せブサーバが，顧客のウェブブラウザへ，公開鍵を送り届ない関数を作り出す必要があった。さらには，何らかける。この公開鍵も盗聴される危険性が高い。一方，店の手段で元に復元できる必要もあった。

舗のウェブサーバは，秘密鍵も保有する。こちらは，他このような難問は，当面解決できないと思われた。

者に晒されないよう，サーバ内部で厳重に保管される。

しかし，なんと翌年の 1977 年に，Rivest 氏，Shamir 氏，Adleman 氏の 3 氏によって，解決されてしまった。こ

秘密鍵だけが復号可能の暗号は，彼らの頭文字を合わせて，RSA 暗号と呼ばれている。

2 つの鍵を使う暗号通信方式では，図− 4 に示すよ

RSA 暗号の詳細は文献 1）にわかりやすく解説されうに，クレジットカード番号が秘匿される。①顧客のているので参考にされたい。ここでは紙面の都合で詳

ウェブブラウザは，公開鍵を利用してクレジットカー

細の説明を割愛する。ポイントは，通信データを，何ド番号を暗号化する。生成された暗号データは，イン乗か「べき乗」した後で，2 つの素数の積で割り，そターネット上を転送され，店舗のウェブサーバに届けの余りを求めることである。

られる。②サーバは，秘密鍵を利用して暗号データを復号し，クレジットカード番号を読み取る。
③暗号データは公開鍵を事前入手した盗聴者にも届いてしまう。④しかし，暗号データの復号には失敗する。公開鍵で暗号化された通信データは，公開鍵では復号できないためである。⑤この結果，盗聴者は長期間の解読作業を強いられることになる。
この公開鍵 / 秘密鍵・暗号方式は，インターネット・ショッピングを実現する画期的なアイデアとされた。
しかし，このアイデアが提唱された時点では，これらの鍵を実現することができなかった。まさに，絵に描

図− 5

RSA 暗号で使う乱数表

いた餅のようなアイデアだった。
図− 5 に示すように，元データである通信データを行に，暗号化の鍵に該当するべき乗数を列にした表を作成すると乱数表が出来上がる。表の中身は割算の余りなので，逆変換しても元に復元することはできない。
興味深いのは，この乱数表がべき乗数に対して周期性を持つことである。すなわち，暗号化の処理を重ねると元データに復元できるポイントが存在する。逆変換しても元には戻せないが，変換を重ねると元に戻せるということである。
①この表では，べき乗数を 3 として，通信データを図− 42 種類のカギを使う暗号通信

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変換することで，暗号データが生成される。（表のべき乗数 3 の行に，元データと異なる乱数列が並んでい77

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やさしいネットワークセキュリティ（1）ることに注目されたい）。②この暗号データを，さらに位置し，アクセス中のウェブサーバのアドレスを常にべき乗数を 7 として再変換する。べき乗数 3 とべきに表示している。このアドレスは，通常 http あるい乗数 7 の変換を重ねるので，べき乗数 21 の変換を行っは https のいずれかで始まる。http は平文通信，httpsたことになる。ここで生成されるデータは，元データは暗号通信を行うプロトコル（通信方式）を意味する。と等しい。すなわち，暗号データが復元できたことに平文通信の時は，http の表示自体も省略されることがなる。
（表のべき乗数 21 の行に，数字列が元データとある。よく注意されたい。

同じ順に並んでいることに注目されたい）。

アドレスバーを確認する際には，アクセス中のサー復号鍵を持たない盗聴者が，この復元ポイントを探バが本物であるかどうかも併せて見極める必要があすためには，2 つの素数の積を素因数分解する必要がる。この方法については，次回解説する。

ある。小さな数では簡単にできるが，大きな数だとなお，一般的なインターネット・メールは平文で送数学的な難問となる。すなわち，RSA 暗号の強度は，られる。このため，情報漏洩を避けることができない。

大きな数の素因数分解の難しさに支えられている。

日頃から十分に注意して利用されたい。

数学者たちはホワイトハッカー？
RSA 暗 号 の 提 案 以 来， 世 界 中 で 素 因 数 分 解 の 競争が行われている。文献 2）では，NTT の研究所が2010 年に世界記録として，232 桁の整数の素因数分解に成功したことが報告されている。大きな数が素因数分解されると，RSA 暗号では，より大きな素数の積を用いる必要が生じる。数学者たちはホワイトハッカーのような役割を果たすことで，ネットワーク・セキュリティの強化に貢献している。

図− 6

暗号通信の確認方法

ウェブ・ブラウザーのアドレスバー【参考文献】

インターネット・ショッピングでクレジットカード

1）RSA 暗号の世界番号を通知する際には，暗号通信が行われていること<http://www.maitou.gr.jp/rsa/rsa 10 .php>

を確認することが重要である。このためには，ウェブ

2）公 開 鍵 暗 号 の 安 全 性 の 根 拠 で あ る「 素 因 数 分 解

ブラウザのアドレスバーを見れば良い。このアドレス

問 題 」 で 世 界 記 録 を 更 新 <http://www.ntt.co.jp/

バーは，図− 6 に示すように，ウェブブラウザの上部

news 2010 / 1001 / 100108 a.html>

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