暗号化とは？共通鍵・公開鍵の仕組みをわかりやすく解説【IPA試験対策】

対象試験と出題頻度

暗号化は、ITパスポート試験、情報セキュリティマネジメント試験、基本情報技術者試験、応用情報技術者試験のすべてで出題される最重要テーマです。

頻出度は「S（超重要）」で、毎回のように何らかの形で問われます。セキュリティ分野の土台となる知識なので、しっかり押さえておきましょう。

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対象試験：
ITパスポート
情報セキュリティマネジメント
基本情報技術者
応用情報技術者

出題頻度：
★★★★★
ランクS（超重要）

用語の定義

暗号化（Encryption）とは、一言で言うと「データを第三者に読めない形式に変換して、情報の機密性を守る技術」のことです。

イメージとしては、「大切な手紙を、自分と相手だけがわかる暗号に書き換えて送る」ようなものです。たとえ途中で誰かに見られても、暗号化されていれば内容を理解できません。元の読める状態に戻すことを「復号」と呼びます。

解説

情報処理試験を勉強していると、「共通鍵と公開鍵、どっちがどっちだっけ？」と混乱しがちです。結論から言うと、試験で問われるのは「それぞれの特徴と使い分け」です。この2つの違いをしっかり理解しておけば、暗号化の問題はほぼ解けます。

 

共通鍵暗号方式

共通鍵暗号方式は、暗号化と復号で同じ鍵（共通鍵）を使う方式です。自宅の鍵と同じで、同じ鍵を持っている人だけがドアを開け閉めできるイメージです。

メリットは処理速度が速いこと。計算がシンプルなので、大量のデータを暗号化するのに向いています。デメリットは、鍵を相手に安全に渡す方法がないこと。暗号化していない状態で鍵を送ったら、途中で盗まれて意味がなくなってしまいます。

代表的なアルゴリズムには「AES（Advanced Encryption Standard）」があります。現在、最も広く使われている共通鍵暗号で、無線LANの暗号化やファイルの暗号化など、身近なところで活躍しています。

公開鍵暗号方式

公開鍵暗号方式は、暗号化と復号で異なる鍵（公開鍵と秘密鍵）を使う方式です。郵便ポストをイメージしてください。誰でも手紙を投函（暗号化）できますが、鍵を持っている本人だけが取り出し（復号）できます。

メリットは、暗号化用の鍵（公開鍵）を堂々と公開できること。公開鍵で暗号化したデータは、ペアになる秘密鍵でしか復号できないため、公開鍵が盗まれても問題ありません。デメリットは処理速度が遅いこと。計算が複雑なため、大量データの暗号化には向きません。

代表的なアルゴリズムは「RSA」です。考案者3人（Rivest、Shamir、Adleman）の頭文字から名付けられました。SSL/TLS通信やデジタル署名など、インターネットセキュリティの根幹を支えています。

試験で狙われる「鍵の使い方」

公開鍵暗号方式で最も混乱しやすいのが「誰が鍵を作り、どちらの鍵で暗号化するか」です。ここは試験で頻出なので、しっかり整理しておきましょう。

暗号化通信の場合、鍵ペアを作るのは「受信者」です。受信者が公開鍵と秘密鍵のペアを作り、公開鍵を送信者に渡します。送信者は受信者の公開鍵でデータを暗号化して送り、受信者は自分の秘密鍵で復号します。

「送信者Xさんが受信者Yさんに暗号化メールを送る」場合、使う鍵は「Yさんの公開鍵」です。これは過去問で繰り返し出題されているパターンなので、確実に覚えておいてください。

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試験ではこう出る！

暗号化は全試験区分で毎回のように出題されます。共通鍵と公開鍵の違い、ハイブリッド暗号方式の仕組み、「誰の鍵で暗号化するか」の3点を押さえれば、ほとんどの問題に対応できます。

細かいアルゴリズムの計算方法までは問われません。試験ではここまででOKです。

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【確認テスト】理解度チェック

ここまでの内容を理解できたか、簡単なクイズで確認してみましょう。