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はてなキーワード:公開鍵暗号とは
成年向け漫画において、オリジナルからページ入れ替え操作をした回数。
一般的な本であれば距離1の時点で破綻するが、エロ本なんか筋関係ねぇよスジはモザイクかかってしなということで、破綻せずに最大距離が出せる本ほど実用性があるといえる
問題を公開しても、公の人は大域最適解は出せない。
中身がTSPの場合、50個の記号（連番の数字でもいい）を並べ替えて下さいってことになるが、組合せが爆発してめっちゃ時間がかかる。デカい数字見せられて素因数出してくださいとまぁまぁ同じくらいにはダルい。
（ここが重要、というか本カス暗号方式の唯一の利点）局所解を出してきた場合、攻撃とみなせる。
混乱してきた。評価関数を隠して数字並べてください、なら普通の秘密暗号と変わらん。任意の平文を暗号化できる？つまり、公開鍵暗号として使える？（ふつーの秘密暗号は超強力ブルートフォース以外はそんなに脅威じゃないんじゃない？）
評価関数もお出しして、はい解いてくださいなら、大域最適化を知ってないとムズく、局所解が攻撃と見なせるので利点があるっちゃあるが。
ワイが代わりにchatGPTに聞いてやったやで
中継サーバー上の電子メールは、暗号化されていない場合は、中継サーバーの管理者や攻撃者によって盗み見られる可能性があります。ただし、多くのメールプロバイダーは、暗号化された通信プロトコル（例：TLS）を使用して、中継サーバー上の電子メールを暗号化しているため、中継サーバー上で盗聴される可能性は低いです。
2.電子メールが送信される過程で、怪しい第三者が設置したサーバーを経由して送られることはあり得るのか？
インターネット上のどこかに、怪しい第三者が設置したサーバーが存在する可能性はあります。このようなサーバーを使用して、電子メールを送信すると、そのメールが第三者によって盗聴、改ざん、または中断される可能性があります。
3.電子メールが送信元のクライアントと受信先のクライアント間のP2Pで暗号化される技術は何があるのか？
P2Pで暗号化された電子メールを送信するために使用できる一般的な技術には、Pretty Good Privacy（PGP）、GNU Privacy Guard（GPG）、またはS/MIMEがあります。
4.「3.」の実現は中小企業で導入するのは難しいものなのか？
PGP、GPG、S/MIMEなどの技術を中小企業で実装することは可能ですが、技術的な知識とスキルが必要です。また、P2Pで暗号化された電子メールの受信側も同じ技術を使用する必要があります。中小企業では、公開鍵暗号化を使用したエンドツーエンド暗号化を提供するメールサービスを利用することが簡単で効果的な解決策となる可能性があります。
5.中継サーバーを経由するなら、メールアドレスは容易に漏洩し、迷惑メールが来るのはそれで漏れたのが原因？
中継サーバーを経由することによって、メールアドレスが漏洩する可能性があります。この漏洩によって、スパムメールの送信元として使用される可能性があります。
6.例えば、会社のPCのWiresharkから、ネットワーク上を流れるデータを盗聴し、隣にいる社員のメール内容を盗み見することは容易に可能なのか？
Wiresharkなどのネットワークプロトコルアナライザーを使用して、ネットワーク上を流れるデータを盗聴することは可能です。ただし、一般的には、電子メールの内容は、中継サーバー上で暗号化されているため、中継サーバー上での盗聴による情報漏洩がより問題となります。また、会社のネットワーク内でのデータ盗聴は、セキュリティポリシーや監視機能の設定によって防止される場合があります。
和製英語「ジャパニーズ・トラディショナル・カンパニー」の略。自分の観測範囲内でなんかデカいけどイケてない感じがする日本企業を指す。富士通とかのこと。任天堂は入らない。ソニーやトヨタは入ったり入らなかったりする。
「ブロックチェーンとかに関わる新しそうなITっぽい技術」の総称。メタバースは一応入るけどAIは一応違うらしい。あと公開鍵暗号もWeb3らしい。
性格診断。多くの心理学者や精神医学者から「星占いの亜種」と批判されつつ何故か世に蔓延る、心理学の本を読んだ作家とその娘(法学部)によって作られた不思議なテスト。
「バカ」「アホ」をカッコよく言いたいときに使う。最初は違った意味だったみたいだけどそんな細かいことを気にして何の意味があるのか。
ハイリー・センシティブ・パーソンの略。MBTIとは比較できない程度にはマトモに研究されているが現状マトモに体系化された概念ではないので「神経質です」「内向的です」の言い換えとして濫用されがち。
なんかほかにもいっぱいあったはずなのに思い出せないからもうこれでいいや。
みんなも似たような言葉があったらおしえてね。
利用者証明用電子証明書と署名用電子証明書は用途の違いでPWの長さ(強度)決めているだけだと理解している。後者は文書署名用なので価値が重い(その文書に署名したのが確かに自分だと言うことになってしまう)。前者はあくまで利用者が自分だと真正に証明するだけだし、機会も多いから利便性が必要なので。
むしろマイナンバーカードの本質は公開鍵認証基盤とその電子証明書よ。非IT技術者やIT技術者でもセキュリティ関連が弱い人(まぁ多いんだよね。ベースにある公開鍵暗号自体が共有鍵暗号と比較して仕組みが直観的には分かりづらいし、ましてやそれを利用したPKIとなると)は、本質がマイナンバーにあると思いがちだが。
取り上げた技術は、本格的な開発でも役に立つもので、最も学習コストが低いものを選んだ。
重要度が低いものは載せていない。たとえばHTMLとCSSなんてググりながら書けば全く問題ない。Bootstrapなどのフレームワークも全くやる必要はなく、仮に就職先で使っていたら覚えればいい。
逆に言えば以下に挙げる技術は、そもそも概念自体がプログラミングにとって普遍的なものであり、（基礎的な部分を）調べながら使うようではエンジニア失格ということ。
基本的に現在では、バックエンド・フロントエンド・運用保守全てができないエンジニアに価値は無い。
以下に挙げた技術（①⑤⑥は他の言語やフレームワークで代替可能）が身に付いていなければまともな企業に就職することは難しい（もちろん、下らない業務システムを下請けで作ってる底辺企業には入れるだろうが）。
経験者でも、これらができない/わからないのは、相当恥ずかしいことだと思った方がいい。
特定の言語やフレームワークの書き方を知っていること自体に意味は無い。
重要なのは、他の言語やフレームワークにも共通する基礎を理解すること・保守性やセキュリティなどの品質を高める使い方ができること。
この2つは習得が容易だし、今覚えておけば向こう10年腐ることはないだろう。
基本的な構文や、よく使う標準ライブラリは勿論、高階関数・クラス・非同期処理等の発展的な機能も知り尽くしていなければならない。
言語のみではなく、パッケージ管理、単体テスト、タスクランナー等の周辺ツールの使い方も熟知している必要がある。
また、「リーダブルコード」や「コードコンプリート」に書いてあるような良い作法も身に付ける必要がある。
Gitを使えないのはプログラマーとして論外。細かい機能は調べればよいが、
多くの場合、本番環境やテスト環境はLinuxサーバーであるから、以下のような基本的な概念と使い方を知っておく必要がある。
環境構築、CI、デプロイなどは、現在コンテナを使って行うことが当たり前になっている。
これも細かいことをすべて覚える必要はないが、Dockerfileの書き方や、docker-composeの使い方などは知っておかなければいけない。
Flaskは、数あるWebフレームワークの中で最も簡単。本当に呆れるほど簡単で、Pythonさえ書ければすぐにアプリを作れる。
フレームワークを覚えること自体が重要なのではなく、Web開発の基本を習得することが重要。HTTP、ルーティング、データベース、SQL、認証、セッション管理などは当然すべて覚える。
データベースは、就職したらMySQLやPostgreSQLなどを使うことが多いかも知れないが、今はPythonの標準ライブラリにあるSQLite3を使えば十分。
作ったアプリを公開したければ、「Heroku」などにデプロイするのが良いだろう。
ブコメで指摘をいただきました。HerokuではSQLite3は使用できないようです。公式のドキュメントに従ってPostgreSQLを使用して下さい。
SQLite3はファイルにデータを持てる簡易DBなんだけど、Herokuにデプロイしてもストレージ的な使い方はできないから、結局PostgreSQLを使う必要あるから注意してね。（DAOを丸ごと書き換える羽目になる）
参考:https://devcenter.heroku.com/ja/articles/sqlite3
今の時代、フロントエンドをフレームワークなしで作るのはただのバカ。
2021年現在、実用的なフロントエンドのフレームワークはReactとVueしかない。Vueの方が少し簡単なのでこちらを選んだが、JavaScriptをしっかり理解しているなら大差は無い。
フロントエンドには膨大なパッケージ群があって全部覚えるのは大変だが、とりあえずまずはVueを完璧に使えればいい。Webpackの設定などは既存のものを流用すればいい。
アルゴリズムは全てのコンピュータ技術の基礎であり、絶対に知っていなければならない。
高速フーリエ変換のような高度な数学は必要ないが、クイックソートや木構造のような基本的なアルゴリズムは当然、その性質を知っていなければならない。
それらは言語の組み込み関数や標準ライブラリでも使われており、理解していなければ、それらの機能を正しく使うことができない。
また、プログラムを読み書きする際には、そのコードの計算量を見積もれなければならない。
セキュリティは言うまでもなく学ばなければならない。
有名な脆弱性や攻撃手法（XSS・SQLインジェクション・CSRFなど）が何だか理解していて、その対策を実装できなければならない。
各種暗号化技術や署名などについても、実装の詳細は知らなくていいが、共通鍵暗号や公開鍵暗号などの特性は理解する必要がある。
認証やパスワード管理などを実装する際は、当然ベストプラクティスに従わなければならない。
Permalink |記事への反応(37) | 07:52
[B! セキュリティ] フェイスブックの暗号化、日米英などが見直し要求へ （写真=AP） 日本経済新聞
平文に一定のアルゴリズムに従って暗号鍵から生成したノイズデータを掛け合わせ、意味が読み取れない暗号文を作るのが暗号化である。逆に意味が取れない暗号文から平文を求める操作を復号と呼ぶ。アルゴリズムがよく知られていながら暗号鍵が無ければ復号できないものがよい暗号と言われる。一般には256bitAESでも使っておけばまずパッと見ても聞いても数学的にもほぼ乱数と区別できなくなる。
ノイズデータの生成方法には色々あり、事前に送り付けた乱数表を使い使用後は破棄するもの、事前に送り付けた共通鍵や公開鍵を使うもの、都度生成するものなどがある。掛け合わせる方法も色々あり、乱数表に書いてある数字と暗号文を足し合わせると平文になるもの、共通鍵を暗号文に使うと平文になるもの、公開鍵を使うと平文になるものなどがある。
共通鍵を平文に使うと暗号文になり、共通鍵を暗号文に使うと平文になるものを、対称暗号とか共通鍵暗号と呼ぶ。
公開鍵を平文に使うと暗号文になり、暗号文に秘密鍵を使うと平文になるものを公開鍵暗号と呼ぶ。非対称暗号ともいう。
共通鍵暗号でも公開鍵暗号でも「平文が、暗号文になり、平文に戻る」というところは同じだが、
共通鍵では「平文→ 鍵→暗号文→鍵 →平文」と同じ鍵を使い、
公開鍵では「平文→ 公開鍵→暗号文→秘密鍵 →平文」と二種類の鍵を順に使う。
なお、この二種類の鍵は順に使えば順序はどっちでも良い。先に秘密鍵で処理して公開鍵で処理することも可能だ。とにかく2種類両方を使えば良い。
共通鍵暗号は分かりやすい。zipのパスみたいなもんだ。Wi-Fiのパスワードも同じだ。だが公開鍵暗号については、二種類の鍵を順番に使うと何が良いのかと思う人も多いだろう。どうせ暗号で読めないのだからいいじゃないかと思うだろう。実は名前の通り鍵を公開しても全くノーダメージというところがメリットなのだ。書かなかったが公開鍵から秘密鍵を数学的に求めることは不可能である。逆も不可能である。そして処理する順番もどっちでもいい。つまり適当な暗号文と鍵の片割れを公開しておくことで、もう片割れの所有を証明できるのである。これが公開鍵暗号の醍醐味である。
この技術はHTTPSの証明書に使われている。というかすべての公開鍵基盤で使われている。.pemとか.cerとかid_rsa.pubはこの片割れであり、ウェブブラウザの「証明書の検証」とは、ネットを見てる時にサーバが送ってくる「適当な暗号文」として"*.hatena.ne.jp"のハッシュを知らん鍵で暗号化したもののハッシュを知らん鍵で暗号化したもののハッシュを暗号化したものに対して、事前にWindowsをインストールした時に付いてきたHatena-MasudaUltra GlobalRootCAとかいったけったいな鍵の片割れを使ってみてちゃんと復号出来てるかチェックしているのである。
暗号化通信を行うには、暗号鍵でデータを暗号化すればいい。暗号化には共通鍵暗号を使うのが高速で便利だ。公開鍵暗号は原理的に計算量が多く低速である。しかし、どうやって共通鍵を事前に知らせればいい?公開鍵暗号で共通鍵を暗号化すれば、受け取り手は自分の秘密鍵で復号できるだろう。しかし、秘密鍵は本当に秘密か?暗号文と秘密鍵が手に入れば、公開鍵暗号でも解読できてしまうのではないか?HTTPS化しているウェブサービスでも、TLSをロードバランサで終端してデータセンタ内は平文だったりするのではないか? そこで鍵交換、セッション鍵生成の議論が登場する。
Diffie-Hellman-Merkle(Diffie-Hellman)鍵交換方式とは、ディッフィー君とヘルマン君が下宿で階段をドタドタやってる時に天啓のように降ってきたと言われる、ネット上に数字そのものを公開することなく、2者間で同じ1つの乱数を得る方法である。
送信者と受信者の間で共通の1つの乱数を得ることができ、その乱数を第三者に知られることがない。
上で何度か「公開鍵暗号の秘密鍵と公開鍵は、平文に対して両方使えば平文に戻り、順序は関係ない」と書いたのを覚えているだろうか。Diffie-Hellmanはこれに似た方式だ。まず、AさんとBさんは送信者がお互い本人であることを証明できるようにする(公開鍵基盤を使う)。そして、それぞれ手元で乱数AとBを生成する。次に、鍵用の乱数Aを適当な乱数で暗号化した鍵Aと、鍵用の乱数Bを適当な乱数で暗号化した鍵Bを計算し、お互いに送り付ける。この暗号Aと暗号Bは盗聴されているものとする。
AさんとBさんはそれぞれ鍵Bと鍵Aに対して暗号化を行う。すると鍵BAと鍵ABが生まれる。このとき数学的な都合により鍵BA == 鍵ABである。
では、暗号A、暗号B、適当A、適当Bのみから鍵ABや乱数Aを求めることはできないのか?可能だが式変形などで「解く」ことができず、総当たりになるため計算量が膨大になる。従って実質的にはできない。
或は、暗号A、暗号Bを掛け合わせれば、鍵ABになるのではないか? これもできない。暗号AまたはBと掛け合わせるのは生の乱数AまたはBでなければ意味がない。第三者が乱数Cを作って暗号AやBと掛け合わせても、鍵ACや鍵BCになってしまい、鍵ABと一致しない。
これにより、手元で生成した乱数以外のすべての情報が公開で既知で盗聴されているにもかかわらず、2者間で秘密の暗号鍵用乱数を得ることができる。
原始的なDiffie-Hellman鍵交換の実際の計算は非常に簡単であり、この「暗号化」は事前に決めた別の方法で生成する既知の2つの整数X, Yと乱数A, Bに対して、
暗号A = XをA乗してYで割った余り、
暗号B = XをB乗してYで割った余り、
鍵AB =暗号BをA乗してYで割った余り、
である。
なお、くれぐれも簡単と聞いてPython 2.7とかで実装しようとしないように。算数の上手い人が作ったライブラリを使え。暗号処理の自作は絶対バグらせて割られるのがオチだ。ちなみにDiffie-Hellman-Merkleの三人目のマークル氏というのは両名と何のゆかりもないので普通は名前に入れないのだが、Merkle氏の先行研究が直接の元ネタなので入れるべきだと主張する派閥もある。俺はどっちでもいいと思うが折角なので入れておく。
ここでやっとE2E暗号化が登場する。上のセクションでしれっと書いたが、DH鍵交換が完了した時に送信者と受信者が得る共通の乱数は、各々ローカルで都度生成する乱数を元にしている。身許保証は公開鍵によるが、鍵は公開鍵に縛られないのだ。つまり、SNSやメールサーバその他、身許を保証する機能と文章をやり取りする機能があるツールと、そのツールで間違いなく本人にDH鍵交換の暗号を送れるクライアントアプリがあれば、その経路で本人同士の間だけで共通の乱数を生成し、それを「セッション鍵」として共通鍵暗号方式による通信経路が設定できる。
この「公開鍵認証基盤で本人確認し、DH鍵交換でセッション鍵を設定し、鍵を端末に出し入れすることなく、受信側端末のメモリに入るまで暗号化を解くこともないまま、共通鍵暗号で通信する」のがいわゆる「End-to-End暗号化」である。
E2E暗号化を行うと、鍵はDH鍵交換で生成され、端末の外に出ないし書き出す必要もなく、通信の中で割り出す事もできず、通信が終われば破棄してもよい。好きなだけ定期再生成してもよい。認証に使う公開鍵と数学的な関係もない。一度設定してしまえば、SNS運営にチャットログを出させても鍵交換した意味不明な履歴と意味不明な暗号文が出てくるのみで、盗聴者をなりすまさせて鍵を再設定させても前の鍵と何も関係のない新しい鍵が出てくるだけで、意味不明な暗号文の解読の助けにはならない。ちょっと量子コンピュータめいているが、端末となりすましの両方で鍵を一致させることもできない。
ざっくり言えば送信側端末と受信側端末に残っている平文か鍵をバレる前にぶっこ抜く以外に解読方法がない。
これは盗聴関係者にとって非常に大きな問題で、米国のFBIなどは盗聴能力を維持するには法規制以外に策がないと考えている。DH鍵交換のアルゴリズムは上に書いた剰余以外にも楕円曲線を用いた数学的に更に複雑なものもあり、ソースはネットにいくらでも転がっているし、電子計算機アルゴリズムの常でやたら強力な癖に計算量的には全然負担にならない。NSAなどは数学者を揃えて最高のアルゴリズムを提供する振りをして、規格書で事前に決めた一定の数学的特徴を備えているべき定数に備えていないものを指定するとか、実装でミスが出やすい関数を選ぶなど小細工を入れているが俺は二次関数も分からんので詳しいことは知らん。しばしば政府の陰謀にキレた若いITキッズが小細工を抜いて差し替えた再実装を公開したりして揉めている。
実際にSNSなどでE2E暗号化を実装する上での問題点は、本人確認、機種変とマルチデバイス、嫌がらせ対応がある。まず本人確認がコケればMITMは可能だ。E2Eでは鍵を外に出さないのがメリットなので複数端末ログインができず(鍵が変わって別端末で書いたメッセージは解読できなくなる)、運営で常時メッセージを監視できない(したら意味がない)ので嫌がらせ対応が多少困難になる。またMITBというか、改造偽アプリで抜かれる可能性は、まあ、ある。
元エントリーの人がどこまで理解しているか不明だけど、自分が初心者だったときこういう説明がほしかったという話をしてみる。
暗号方式、特に公開鍵暗号の理解が難しいのはいくつか理由がある。
②素朴な利用例が少なく応用的な利用がいくつもある
また、ざっくりした概念以上のものをきちんと理解しようと思うと
④何がどのくらい安全で何がどのくらい危険かセキュリティ的な概念の説明
ここでは自分的にこういう順番で概念を把握していったという流れを書いてみる。
まず、物理的な錠前や書留郵便をイメージするのはあきらめてほしい。
あくまでもデジタルデータを別のデジタルデータに変換して再び元に戻すためのものだ。
公開鍵暗号登場以前は、パスワードを使って変換（暗号化）して、同じパスワードを使って元に戻す（復号化）という共通鍵暗号の時代が長く続いた。
それが暗号化のパスワードと復号化のパスワードで異なるものを使うという技術だ。
・特殊な数学的アルゴリズムでパスワード１から、それと対になるパスワード２を生成する
・パスワード１で暗号化したものがパスワード２で復号できるだけでなく、その逆つまりパスワード２で暗号化したものがパスワード１で復号できる（※）
今はその数学的アルゴリズムまで理解する必要はない。ただそういうことが可能になったというだけでいい。
パスワード１（秘密鍵）を自分以外が見られないように保管して、パスワード２（公開鍵）を通信相手に渡せば暗号通信ができそうということは理解できると思う。
ちなみにこのパスワードの長さは、プログラムで生成した100桁以上の数字が使われることが多く、それを定型的な千文字程度のテキストにして使われるのが一般的。
ツールで生成すると千文字程度のテキストファイルが秘密鍵用と公開鍵用の2個できる。
これだけの桁数なので暗号化復号化の計算はそれなりに時間がかかる。（※）
（※） このあたりは一般的な公開鍵暗号というよりRSA公開鍵暗号特有の話も混ざってます。詳しくは専門書参照
次にこの発明を使ったらどういうことができるだろうか、応用できる先を考えてみよう。
誰でも最初に思いつく例だけどシンプルすぎて共通鍵と変わらなくありがたみがない。
(b)僕にメッセージを送るときは僕の公開鍵で暗号化してね（いわゆる公開鍵暗号）
メッセージの送信先を間違って別人に送ってしまっても他人は読めないし、経路のどこかで盗み見や内容の一部を改竄されたりすることがない。
メッセージに返信するときは今度は「僕」ではなく相手の公開鍵を使って暗号化する。
(c)本文を毎回全部暗号化すると時間がかかるから共通鍵を君の公開鍵で暗号化したものを送るね。それを君の秘密鍵で復号したら以降は高速な共通鍵暗号で通信しよう（鍵交換）
共通鍵暗号の高速性というメリットを利用できて、かつ生の共通鍵がネットに流れるリスクを排除した良いとこ取りの方式。
(d)暗号化しない本文と、本文から計算したハッシュ値を秘密鍵で暗号化したものを送るね。公開鍵で復号化したハッシュ値がそっちで計算したハッシュ値と同じなら本文は改竄されてないよ。
それからこの暗号化は僕しかできないから確かに僕から送られた文書、僕から送られた内容であると保証できるよ。（電子署名）
この「電子署名」の実現により、さらに次のような応用が可能になる。
(e)ログイン時に毎回パスワードを打つと見られたりして危険だからユーザ名等に署名したものを送るね。公開鍵で復号（検証）OKならログインさせて（公開鍵認証）
(f)僕は信頼できるよ。これがAさんの署名入りのお墨付き。検証してみて。
Aさんは信頼できるよ。これがBさんの署名入りのお墨付き。検証してみて。
Bさんは信頼できるよ。これが世界一信頼できる人の署名入りのお墨付き。検証してみて。
（サーバ証明書）
前項のようなやりとりはほとんどアプリが自動的にやってくれるので、コンピュータ技術者以外の人が公開鍵や秘密鍵を直接扱う機会は現状ほとんどないと思う。
ウェブブラウザのアドレス欄に鍵マークが表示されていたらそれは鍵交換やサーバ証明書技術が使われていて、鍵マークを右クリックすると証明書を表示できる。
メールアプリでも最近は自動的に鍵交換やサーバ証明書が使われている。
もしメールアプリにPGPの設定オプションがあればそこで公開鍵と秘密鍵を設定すると特定の相手と本格的な暗号化メールがやり取り可能になる。
サーバ操作するコンピュータ技術者だと公開鍵認証もよく使われていて、ツールで生成した公開鍵をサーバに登録してログインに利用してる。
醜いってレベルじゃないな。
典型的な「自分が詳しい分野は常識だと思い込み、自分が詳しくない分野は常識であっても知らなくて当然の知識だと思い込み、そして前者の情報には莫大な価値があり、後者の情報は知らなくても人生で何も困らないからどうでもいい、なんてことを平気で言い張るタイプの非常識極まる自分が賢いと思っているけど実際は単に自分がソレで飯食ってる分野の経験を積んだだけでソレ以外の事については何も知らないだけのちょっとオツムが残念な技術屋（？）さん」じゃないですかー。
救えないよー。
全くもって救えないよー。
算数の問題が解けないのにポケモン沢山知ってるから俺はカーチャンより頭いーぞと言い張る小学生と同じレベルだよー。
その事に自覚がないのが駄目だよー。
http://www.alexkyte.me/2016/10/how-textsecure-protocol-signal-whatsapp.html これエキサイト翻訳か？主語が全部theyという支離滅裂な英語なんだが。
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TextSecureの目標は「経路末端までのセキュリティ、否認性、前方秘匿性、将来の秘匿性のすべて」を提供することである。具体的には、可能な限り短い時間だけ鍵情報を保持するメッセージストリームを二者の間に構築するということを目指す。将来に鍵の危殆化があっても、現在観測されたトラフィックを復号化できなくするのだ。
以下にSignal Protocolの批評的分析を羅列してある。実装の構造を研究し、発見した欠陥を記述し、上述の目標がどれほど実現されているかを評価するものである。まず仕組みの説明をしてから、より詳細な分析を続けることにする。
TextSecureは、今ではSignalと呼ばれているアプリに与えられた名の一つだ。コードも文書も一貫してTextSecureという名を使っている。一貫性を保つため、システム全体をTextSecureと呼ぶことにする。
TextSecureは、非同期整合性に焦点を当ててOff-The-Recordというチャットプロトコルを改造したものだ。OTRが対話的ハンドシェイクを必要とする一方、TextSecureは不確定な遅延を認めない。メッセージを送れるようになるまでアプリを表示したままにしてハンドシェイクを遂行しなければならないというのであれば、ユーザ体験はひどいことになる。
そうではなく、通常の鍵交換においてサーバが果たす役割の部分だけ、将来のクライアントが取得しに来るよう中央サーバに格納される。このサーバは、すべてを復号化できる鍵情報は預けておかない、信用なし経路となる。すべての暗号化は末端どうしだ。
TextSecureは暗号学の基礎のほんの一部を使うものである。公開鍵暗号は楕円Diffie-Hellmanを通し、Curve25519を用いて実行される。AESがパディングなしカウンター(CTR)モードとサイファーブロックチェーン(CBC)モードの双方で対称暗号に使われる。HMAC-SHA256がメッセージ認証に使われる。これらが信頼の基礎(TCB)である。
TextSecureの暗号化エンジンの中心部はAxolotlダブルラチェット・アルゴリズムである。大まかに言うと、一方向にだけ回ることのできるラチェットが二つあり、一つは受信ラチェット、もう一つは送信ラチェットである。この構造により、鍵交換の前半を保管しておいて、後から非同期的に再生し完全なハンドシェイクを得ることが可能になっている。
受信ラチェットはメッセージが受信されるときに使われるが、そこには次の鍵交換のための新しい材料が含まれていなければならない。この材料が後ほど暗号化やメッセージ認証に使う対称鍵の生成に用いられる。
送信ハッシュラチェットは前回の整合性ある共有秘密から生成された鍵ストリームを使って新たな鍵セットを生成する。このラチェットは、受信ラチェットが進んで共有秘密が変化するとリセットされる。
ここで注目すべきは、メッセージを送信するために送信者が待つ必要は一切ないということだ。いつでも送信の第一歩を踏み出すことができ、その一歩は必ず有限の時間で終わる。メッセージはすべて異なる対称鍵で暗号化されるが、これにより、ある時点の鍵は、どちら側のデバイス上のものであっても、過去に送信されたメッセージを復号化するためには使えないことになる。(ただし後で一つ警告がある。)
登録は、クライアントに言って、連絡用の電話番号をサーバに教えてもらうことから始まる。また同時に、トークンを通話とSMSどちらで受け取りたいかの希望も登録してもらう。このトークンが持ち主の証明となり、TextSecureで情報を登録できるようにしてくれる。
クライアントはメッセージ認証と暗号化の対称鍵('signaling'鍵)、および長期公開鍵を送る。
また、複数のプレ鍵も送信する。これはクライアントが受信者になる時の鍵交換の半分、クライアント側部分の使い捨てコピーである。こうして保管されているプレ鍵のおかげで、将来の送信者はクライアントの応答を待つ必要もなく鍵交換を完了でき、こうして遅延を劇的に減らすことができる。クライアントは「最後の手段のプレ鍵」もアップロードするが、これは最後に使われ、受信者が新しいプレ鍵を追加するまでのセッションでずっと共有され続ける。
他のクライアントからも使われるプレ鍵に頼ることについてSignalが警告をしないというのは、筆者の意見では、理想と程遠い。
クライアントは次にGoogle Cloud Messagingに登録して、登録IDをTextSecureに出す。このTextSecureへの登録には、クライアントがSMSを受け取りたいかデータだけにしたいかの情報も含まれる。
TextSecureはクライアントどうしがお互いの長期鍵のフィンガープリントを比較して本人確認できるようになっている。鍵をQRコードとして表示して便利に検証できるようにする機能も含まれている。
送信者は、まず相手のプレ鍵を要求し、プレ鍵インデックス、プレ鍵、登録ID、長期公開鍵をもらう。これらを使い、HKDFという鍵派生アルゴリズムを通して共有秘密を取り決める。この秘密情報をルート鍵と呼ぶ。
このメッセージだけの一時鍵ペアが生成される。ルート鍵を使ってHKDFで新しいルート鍵とつなぎ鍵を派生させる。このつなぎ鍵は、暗号化とMACの鍵を生成するのに使われる。
最後にAESカウンターが初期化される。カウンターは二つある:ctrとpctrだ。ctrカウンターはメッセージ送信ごとに増える一方で、pctrカウンターは、最後の既読メッセージの番号を保持する。これにより、受信者側にバラバラの順番で届いたメッセージを正しく並べ直すことができる。
これらを使って相手にメッセージを暗号化し、それをSignalサーバに送る。このメッセージには、相手が鍵交換ハンドシェイクを完了できるだけの必要情報が含められている。
SignalサーバはGoogle Cloud Messenger登録IDが件の電話番号に合っているかチェックし、メッセージを'signaling'鍵で暗号化してからクラウドサーバに送る。この遠回しな方法により、Google Cloud Messengerがメッセージの送信元を知らずにいることが保障される。
受信者はプレ鍵インデックスを受け取り、送信者がどのプレ鍵を使ったかをそれで調べる。そして送られてきた情報を使ってハンドシェイクを完了したり送信者と同じルート鍵を持ったりする。送られてきたメッセージを復号化するために使う鍵は、このルート鍵が生成する。
相手が返信する前に、もとの送信者から続きのメッセージを送りたい場合は、新しいつなぎ鍵を生成して、これを使って新しい暗号化およびメッセージ認証の鍵を得る。
受信者が返事を出したい時は、まず新しい一時鍵ペアを選ぶ。送信者の一時公開鍵と自分の一時秘密鍵を使って、新しい共有秘密を生成する。これを使って新しいつなぎ鍵を得て、そこから新しい暗号化と認証の鍵を得る。これを使ってメッセージを暗号化し、さきほどの新しい一時公開鍵と一緒に送信する。
TextSecureは、サーバとクライアント間の共有秘密、いわば機械生成パスワードを使って、新しいプレ鍵のアップロードを認証する。これは送信メッセージの認証にも使われる。このパスワードを漏らしてしまうと、それだけでメッセージの送信も鍵アップもそのユーザになりすましてできてしまうことになる。エキスポート機能があった頃はTextSecureクライアントを別のスマホに移行することができたが、この機能は削除された。エキスポート情報には機械生成パスワードが含まれていたからだ。この平文バックアップはデバイスのSDカードに置かれていたので、他のアプリから読むことができたのだ。
この機能はそれ以来削除されたままだ。なくて困る人がいるとしても、これはユーザビリティの問題ではなく、現実の問題であり、それに対する後ろ向きな対策なのである。
この攻撃は偽配送の一種だ。攻撃者がUKS攻撃を実行すると、ある送信者が攻撃者に向けて送ったつもりのメッセージが、攻撃者から別の人(標的)へのメッセージとして送信される。
これは能力のある攻撃者にとっては簡単にできる。TextSecureサーバ上にある自分の公開鍵を、標的の公開鍵に変えればいい。これは自分の電話番号を再登録すればできる。送信者はQRコードを使って、相手のフィンガープリントが合っていることを検証できるが、これが本当に標的の鍵のフィンガープリントになるのである。
それから、今度は送信者のアカウントを再登録して、その検証SMSか確認通話が送信者に到達しないよう横取りしなければならない。これは太っ腹に権限を与えられた人には造作もないことだ。こうして、送信者として認証し、既知の署名つきメッセージを送信できるようになる。
この攻撃はTextSecureでは解決されていない。プレ鍵の署名は追加したが、まだ暗号学的にIDと関連付けられているわけではないので、奪われて再生される危険がある。
できることがあるとすれば、送信者と受信者の双方がメッセージの暗号化された本文内で言及されるようにすることなどだ。
TextSecureはその構造のおかげで前方秘匿性を獲得している。前方秘匿性(forward secrecy)は、もし長期公開鍵が安全なままであれば、ある時点の対称鍵が漏れても、そのセキュリティ突破は限定的な時間範囲にしか有効でないとする。新しいラチェットのそれぞれに公開鍵が必要であることから、これは達成されている。
完全前方秘匿性(perfect forward secrecy)は、クライアントの持つある時点の鍵が奪取されても、それ以前に送信したメッセージの復号化が不可能である性質と定義されている。このことはTextSecureのwire protocolにより施行されるが、少々ことば遊びに入ってくる。というのも鍵はデバイス上にのみ格納されているので、アプリ上の他の鍵にアクセスすることなく鍵が暴露されることはありそうにない。長期鍵だけではメッセージを復号化できず、ラチェットのステートに対応する一時鍵が必要になるが、これはそのスマホから引き出すことができるので、送信したものの返信されていない(前回のラチェットを使用した)メッセージを復号化できる。これは技術的に言えば「以前の」メッセージの暴露である。
否認性(アリバイ)はさらにあやふやだ。ある特定のメッセージについて、それはだれにでも作成できたのだと言うことは可能だが、その一方で、プレ鍵は公開されているので、TextSecureの中央集中構造が脅威をもたらす。TextSecureサーバは認証とメッセージ転送をするものだが、それを記録することもできる。内容は末端どうしで暗号化されているとはいえ、メタデータは違う。
Analysis Whitepaper:
http://ieeexplore.ieee.org/document/7467371/
Marlinspike, Moxie (30March 2016). "Signalon the outside,Signalon the inside".Open Whisper Systems. Retrieved 31March 2016.https://whispersystems.org/blog/signal-inside-and-out/
http://developers.linecorp.com/blog/ja/?p=3591
Letter Sealing って何でしょうか。私気になります。
必要な範囲で、原文を引用しています。原文は先に引用元のアドレスと閲覧日時を記し、引用記法によって地の文と識別できるようにしています。
ECDHとAES256-CBC 使ってみた。通信相手の認証については読み取れない。
図2 において、 Server のところで Re-Encryption (一度復号されて、再度暗号化されている) ことが明示されています。
この図を素直に読むと、送信者からサーバーまでの通信路は暗号化されているもののLINE のサーバーが受信したところで復号されて平文で保存され、サーバーから受信者までの通信路は暗号化されていると理解できます。文脈から、この流れを変えたいのであると推測できます。
http://developers.linecorp.com/blog/ja/?p=3591 より引用、2015年10月14日 22時40分に閲覧：
加えて、LINEでは、仮に通信ネットワークの傍受が行われたとしてもメッセージを覗くことができないように、公開鍵暗号(publickey encryption)方式を使っています。ユーザーに対してLINEアプリを提供する際、暗号化ができる公開鍵のみをアプリに入れて提供し、ユーザー端末とサーバが接続されたときだけLINEサーバでのみ解析できる暗号化された安全なチャネルを作ります。こうすることで、SSL(Secure Socket Layer)より軽く、LINEの全バージョンで使用できる安全な暗号化を実現できます。
SSL はすでに時代遅れの代物で、2015年秋現在は皆さんTLS を利用されていることでしょう。WebブラウザでSSL2.0 やSSL 3.0 を有効にしているそこのあなた、今すぐ無効にしましょう。
TLS では、公開鍵暗号方式や共通鍵暗号方式、電子証明書、暗号学的ハッシュ関数といった複数の暗号技術要素を組み合わせて安全な通信路を確保しています。
RSA に代表される公開鍵暗号方式は一般的にAES に代表される共通鍵暗号方式と比べて計算量が大きい、つまり重たい処理となります。
このためTLS では、通信路を流れるデータの暗号化に共通鍵暗号を用いて、共通鍵の共有や相手の認証のために公開鍵暗号方式を用いるのが一般的です。
仮にメッセージの暗号化にRSA を用いているとしたら、SSL より軽いという点をどのように実装しているのか気になります。
http://developers.linecorp.com/blog/ja/?p=3591 より引用、2015年10月14日 22時40分に閲覧：
ユーザー側のLINEアプリ(クライアント)には、サーバが発行したRSA鍵を使用してデータの暗号化に使う暗号化鍵値を共有します。この鍵を利用してデータを暗号化すると、第三者はメッセージを見ることができなくなります。
これは上で説明したとおりSSL やTLS でも行っていることです。
RSA を用いているので安全であるという主張をしていますが、メッセージの暗号化に用いられている暗号スイート（アルゴリズムの種類、鍵の長さ、ブロック暗号の場合は暗号利用モード、そしてハッシュアルゴリズムの種類）は、その通信路が安全であると判断できるか否かを決める大切な情報です。
http://developers.linecorp.com/blog/ja/?p=3591 より引用、2015年10月14日 22時40分に閲覧：
既存のRSA方式も秘密データの共有に使う安全な方式ではありますが、鍵管理の面から見ると、ユーザー側の端末でそれぞれのRSA鍵をすべて管理しなければならないという問題があり、その代替手段としてDHを使用するようになりました。
DH および ECDH による共通鍵暗号に用いる鍵の交換はSSL やTLS でも実装されており近年では広く使われています。SSL より軽いと主張し、SSL やTLS が公開鍵暗号方式以外の要素によって担保している安全性をどのように確保しているか不明な実装に比べると、大きな改善です。
なおSSL やTLS においては通信相手の公開鍵を全て管理する必要がないように、上で説明した電子証明書による公開鍵基盤 (PKI) の仕組みを利用しています。
つまり共通鍵暗号に用いる鍵の交換にどのような手段を用いるかは、鍵管理とは（ほぼ）独立です。
http://developers.linecorp.com/blog/ja/?p=3591 より引用、2015年10月14日 22時40分に閲覧：
ここでメッセージの暗号化に使用している暗号化アルゴリズムはAES-CBC-256という方式で、現在一般に使われている暗号化アルゴリズムの中で最も強度が高いと評価されています。
メッセージ認証と組み合わせないCBC はビット反転攻撃に弱いことが知られています。GCM ではデータの暗号化と認証を同時に行うためビット反転攻撃に耐性があります。AESをGCM で利用するのは、最近のTLS の実装では広く用いられており、Google やtwitter も利用しています。
CBC もCBC-MAC のようにメッセージ認証と組み合わせることでビット反転攻撃に強くなります。
図6 のとおり、 ECDH で共通鍵暗号に用いる鍵の交換を行うにしても通信相手の公開鍵は必要です。 上で説明したとおり鍵管理という問題への解決策になりません。また公開鍵が本当に通信相手のものであることをどのように検証するのかについても不明です。通信相手の検証は、送信側では秘密の話を他の人に知られないように、受信側では他の人になりすまされないように、双方にて必要です。
ここからは安易なパターンの想像ですが、通信相手の公開鍵情報はLINEユーザー情報の一部としてLINEサーバーで管理されており、必要に応じて安全な通信路を用いてLINEサーバーから取得するようなものではないかと思います。公開鍵情報のやりとりに用いられる通信路に正しく実装されたTLS が用いられていて、サーバーとクライアントの両方が認証されていて、現在の水準から見て妥当なレベルの暗号スイートが用いられていることを願うばかりです。
公開鍵と秘密鍵がどこでどのように保管されているのか気になります。各端末で保管するのが安全ですが、サービスの要求として端末を乗り換えてもメッセージが読めるという条件を安易に満たすために秘密鍵をLINEサーバーに預託していないことを祈るばかりです。
ECDH 鍵の生成は計算量が大きい処理であり質の良い乱数を必要とします。PC に比べると非力なスマートフォンで生成した鍵の質をどのように担保しているのか気になります。
先ほど閲覧したところ、上記引用箇所の多くは削除されていました。公開鍵が本当に通信相手のものであることをどのように検証するのかについては明らかではないようです。LINEサーバーが介在する形であれば、鍵をすり替えることで別のユーザーになりすますことが可能でしょう。または、LINEアプリに何か細工をする方がより簡単でしょう。
ECDH 鍵はその場限り (ephemeral) という説明がないので Perfect Forward Secrecy ではないと考えられ、望ましくないという意見もあるようです。LINEサーバーとの間に安全な通信路を確立する目的で ECDH 鍵を用いる場合、LINEサーバーが用いる秘密鍵の漏洩は全てのユーザーに影響を与えうるため PFS は非常に重要です (TLS を用いたWebサーバーでも同様です) 。一方ユーザー間でメッセージを暗号化する場合、ユーザー所有の ECDH 鍵についてはそのユーザーに影響が限定されます。通信相手ごとに必要なその場限りの鍵生成とユーザー所有の ECDH 鍵を利用した鍵交換にかかる計算量と ECDH 鍵漏洩のリスクを天秤にかけて PFS を採用しないという判断かもしれません。
通信の秘密という観点ではメッセージの内容だけではなく誰と通信したか (または、していないか) という情報も守りたくなります。宛先をLINEサーバーで確認できない形に暗号化されるとメッセージの配送ができなくなるため、通信相手や通信の有無については秘密ではないと考えられます。
