エンドツーエンドの暗号化

エンドツーエンド暗号化（E2EE）は、通信ユーザーのみが参加できる安全な通信システムを実装する方法です。システムプロバイダー、通信プロバイダー、インターネットプロバイダー、悪意のある行為者など、他の誰も、メッセージの読み取りや送信に必要な暗号キーにアクセスできません。 ^[1]

エンドツーエンドの暗号化は、真の送信者と意図された受信者以外によるデータの読み取りや秘密の変更を防ぎます。多くの場合、メッセージはサービスプロバイダーによって送信者から受信者に中継されます。ただし、メッセージは送信者によって暗号化されており、サービスプロバイダーを含む第三者はそれを解読する手段を持っていません。受信者は暗号化されたメッセージを取得し、独自に解読します。第三者は通信または保存されているデータを解読できないため、エンドツーエンドの暗号化を提供するサービスは、データ侵害の影響を受けた場合にユーザーデータをより適切に保護します。^[2]このようなサービスは、国内外の政府機関とユーザーデータを共有することもできません。^{[3] [4]}

2022年、オンラインデータ標準の施行を担当する政府機関である英国の情報コミッショナー事務局は、E2EEに対する反対は誤った情報に基づいており、議論はあまりにも不均衡で、メリットに焦点が当てられていないと述べた。E2EEはオンラインでの子供の安全を守るのに役立ち、サーバー上に保存されたデータへの法執行機関によるアクセスは、虐待者を見つける「唯一の方法ではない」からだ。^[5]

電子メールや多くのチャットネットワークを含む多くの非E2EEメッセージングシステムでは、メッセージは仲介者を通過し、サードパーティのサービスプロバイダーによって保存され、^[6]受信者はそこからメッセージを取得します。メッセージが暗号化されている場合でも、暗号化されるのは「転送中」のみであり、サービスプロバイダーがアクセスできます。^[7]サーバー側のディスク暗号化は、サービスプロバイダーが暗号化キーを持っており、簡単に復号化できるため、サービスプロバイダーが情報を閲覧することを妨げないという点でもE2EEとは異なります。

エンドツーエンドの暗号化がないと、サービスプロバイダーは簡単に検索などの機能を提供したり、違法で容認できないコンテンツをスキャンしたりすることができます。^[要出典]しかし、それはまた、サービスプロバイダーが保存したデータにアクセスできる人なら誰でも、意図的にまたはバックドア経由でコンテンツを読むことができることを意味します。これは、政府や軍事通信、金融取引、健康や生体認証データなどの機密情報が送信される場合など、プライバシーが重要な多くのケースで懸念される可能性があります。このコンテンツがE2EEなしで共有された場合、悪意のある行為者や敵対的な政府が、サービスプロバイダーを狙った不正アクセスや召喚状を通じてコン​​テンツを入手する可能性があります。 ^[4]

E2EEだけではプライバシーやセキュリティは保証されません。^[8]たとえば、ユーザーのログイン情報が漏洩した場合、データはユーザー自身のデバイス上で暗号化されずに保持されたり、ユーザー自身のアプリからアクセス可能になったりする可能性があります。

「エンドツーエンド暗号化」という用語は、もともと、送信者から受信者への通信中に通信が復号化されないことを意味していました。^[9] たとえば、2003年頃、E2EEは、モバイルデバイスとネットワークインフラストラクチャ間の通信を保護する既存の無線暗号化に加えて、GSM [10] またはTETRA [11] の追加暗号化レイヤーとして提案されました。これは、TETRA用にSFPGによって標準化されました。[ 12 ^] TETRA E2EE^では、キーは通信ユーザーではなく、キー管理センター（KMC）またはキー管理機能（KMF）によって生成されることに注意してください。^[13]

その後、2014年頃にWhatsAppがネットワークの一部を暗号化した際に「エンドツーエンド暗号化」の意味が進化し始めました。^[14]通信が転送中に暗号化されたままであるだけでなく、^{[15]通信サービスのプロバイダーが秘密鍵にアクセスしたり、} 中間者攻撃の一環として敵対的な公開鍵を検出できないように挿入したりすることによって通信を復号化できないことも必要になりました。^[要出典]この新しい意味は現在、広く受け入れられています。^[16]

2016年現在、^[17]一般的なサーバーベースの通信システムにはエンドツーエンドの暗号化は含まれていません。^{[18]これらのシステムは、}クライアントとサーバー間の通信の保護のみを保証できるため、^[19]ユーザーは機密コンテンツを扱うサーバーを運営している第三者を信頼する必要があります。エンドツーエンドの暗号化は、暗号化を妨害したり解読したりできる可能性のある当事者の数を減らすため、より安全であると見なされています^{[20] 。 [21]}インスタントメッセージングの場合、ユーザーはサードパーティのクライアントまたはプラグインを使用して、それ以外のE2EEプロトコルでエンドツーエンドの暗号化スキームを実装できます。^[22]

LavabitやHushmailなどの一部の非E2EEシステムは、実際にはそうではないのに「エンドツーエンド」暗号化を提供していると説明している。^[23] TelegramやGoogle Alloなどの他のシステムは、エンドツーエンド暗号化をデフォルトで有効にしていないことで批判されている。Telegramは、ユーザーがデスクトップソフトウェアバージョンを使用している間、VoIP通話でエンドツーエンド暗号化をデフォルトで有効にしていなかったが、その問題はすぐに修正された。^{[24] [25]}ただし、2020年現在、Telegramにはデフォルトでエンドツーエンド暗号化がなく、グループチャットにはエンドツーエンド暗号化がなく、デスクトップクライアントにはエンドツーエンド暗号化がありません。2022年、 Facebook Messengerは、ネブラスカ州の母と娘の間のメッセージが、両者に対する中絶関連の訴訟で刑事告訴を求めるために使用されたため、精査された。娘は警察に流産したと伝え、 Messengerアプリで流産の日付を検索しようとした。警察はメッセージにもっと多くの情報が含まれているのではないかと疑い、フェイスブックにアクセスするための令状を取得して執行した。メッセージには、母親が娘のために中絶薬を入手し、証拠を燃やしたことが書かれていたとされる。フェイスブックは数日後に、メッセンジャーアプリのエンドツーエンド暗号化をデフォルトで拡張した。 ^{[26] [27]アルバート・フォックス・カーンは}Wiredに寄稿し、メッセンジャーのエンドツーエンド暗号化へのアプローチを批判した。デフォルトでは有効になっていないこと、会話ごとにオプトインが必要であること、メッセージスレッドが2つのチャットに分割されているためユーザーが混乱しやすいことなどである。^[28]

一部の暗号化バックアップおよびファイル共有サービスでは、クライアント側暗号化が提供されています。このタイプの暗号化は、データを復号化できるのは片側だけなので、エンドツーエンド暗号化とは呼ばれません。ただし、「エンドツーエンド暗号化」という用語は、クライアント側暗号化を説明する際に誤って使用されることがあります。^[29]

エンドツーエンドの暗号化により、エンドポイント間でデータが安全に転送されます。しかし、暗号を破ろうとするのではなく、盗聴者はメッセージの受信者になりすますことができます (鍵交換中、または受信者の公開鍵を受信者の公開鍵に置き換えることによって)。これにより、メッセージは攻撃者が知っている鍵で暗号化されます。盗聴者はメッセージを復号化した後、実際の受信者と共有する鍵、または非対称システムの場合は公開鍵でメッセージを暗号化し、検出を回避するためにメッセージを再度送信します。これは中間者攻撃(MITM) として知られています。^{[1] [30]}

ほとんどのエンドツーエンド暗号化プロトコルには、MITM攻撃を防ぐための何らかのエンドポイント認証が含まれています。たとえば、認証局や信頼のウェブに頼ることができます。^[31]別の手法として、通信ユーザーの公開鍵または共有秘密鍵に基づいて暗号化ハッシュ（指紋）を生成する方法があります。通信を開始する前に、通信の整合性と信頼性を保証する（ただし、必ずしも秘密性を保証するわけではない[要出典]）外部（帯域外）通信チャネルを使用して、当事者間^の指紋を比較します。指紋が一致すれば、理論上は中間者は存在しません。^[1]

人間が検査するために表示される場合、指紋は通常、バイナリからテキストへのエンコード方式^[要出典]を使用します。^[32]これらの文字列は、読みやすくするために文字のグループにフォーマットされます。一部のクライアントは、代わりに指紋の自然言語表現を表示します。 ^{[33]このアプローチは、指紋ブロックと単語の間の}1対1のマッピングで構成されているため、エントロピーが失われることはありません。プロトコルは、ユーザーのネイティブ（システム）言語で単語を表示することを選択できます。^[33]ただし、これにより、言語間の比較でエラーが発生しやすくなります。^[34]

ローカリゼーションを改善するために、一部のプロトコルでは、エラーが発生しやすい16進数や自然言語の文字列ではなく、10進数の文字列としてフィンガープリントを表示することを選択しています。^{[35] [34]} 10進数のフィンガープリント（Signalでは安全番号、WhatsAppではセキュリティコードと呼ばれます）の例は次のようになります。

37345 35585 86758 07668
 05805 48714 98975 19432
 47272 72741 60915 64451

Telegram などの他のアプリケーションでは、代わりに絵文字を使用して指紋をエンコードします。

現代のメッセージングアプリケーションでは、指紋をQRコードとして表示し、ユーザーがお互いのデバイスからスキャンすることもできます。^[35]

エンドツーエンドの暗号化パラダイムは、通信エンドポイント自体のリスクに直接対処するものではありません。各ユーザーのコンピューターは、ハッキングされて暗号鍵を盗まれたり（MITM攻撃を行うため）、受信者の復号化されたメッセージをリアルタイムおよびログファイルから読み取られたりする可能性があります。最も完璧に暗号化された通信パイプでさえ、反対側のメールボックスと同じくらい安全です。^[1]エンドポイントのセキュリティを強化するための主な試みは、GoogleのProject Vaultなどのスマートカードに鍵生成、保存、暗号化操作を分離することでした。^[36]しかし、プレーンテキストの入出力はホストシステムから依然として見えるため、マルウェアは会話をリアルタイムで監視できます。より堅牢なアプローチは、すべての機密データを完全にエアギャップのあるコンピューターに分離することです。^{[37]この目的には専門家が} PGPを推奨しています。^[38]しかし、Bruce Schneierが指摘するように、米国とイスラエルが開発したStuxnetはエアギャップを飛び越えてイランのナタンツ原子力発電所のネットワークに到達しました。^[39]マルウェアによる鍵の流出に対処するための1つの方法は、トラステッドコンピューティングベースを2台の一方向に接続されたコンピュータの背後に分割し、マルウェアの挿入や、挿入されたマルウェアによる機密データの流出を防ぐことです。^[40]

バックドアは通常、コンピュータシステム、製品、組み込みデバイスなどで通常の認証や暗号化を回避する秘密の方法である。^[41]企業は、意図的または意図せずに、鍵ネゴシエーションを破壊したり、暗号化を完全に回避したりするバックドアをソフトウェアに導入することもある。2013年にエドワード・スノーデンによって漏洩された情報によると、Skypeにはバックドアがあり、メッセージが正式にエンドツーエンドで暗号化されていたにもかかわらず、マイクロソフトがユーザーのメッセージをNSAに引き渡すことができた。 ^{[42] [43]}

2015年のサンバーナーディーノと2019年のペンサコーラでのテロ攻撃を受けて、FBIはAppleの iPhoneソフトウェアへのバックドアを要求した。しかし、同社は、そのようなツールが消費者のプライバシーを危険にさらす可能性があるという懸念を理由に、政府のためにバックドアを作成することを拒否した。^[44]

E2EE は消費者向けサービスに望ましいプライバシー上の利点を提供しますが、多くの企業はこれらの利点と規制要件のバランスを取る必要があります。たとえば、多くの組織は、従業員間または従業員と第三者間のすべての通信を復号化できることを要求する規制の対象です。^{[45]これは、アーカイブ目的、}データ損失防止 (DLP)システム による検査、訴訟関連のeDiscovery 、またはデータ ストリーム内のマルウェアやその他の脅威の検出に必要になる場合があります。このため、一部のエンタープライズ向けの通信および情報保護システムでは、すべての送信が暗号化され、暗号化が内部システム (オンプレミスまたはクラウドベース) で終了するように暗号化を実装し、検査および処理のために情報にアクセスできるようにする場合があります。

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• ポイントツーポイント暗号化
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• Ermoshina, Ksenia; Musiani, Francesca; Halpin, Harry (2016 年 9 月)。「エンドツーエンド暗号化メッセージング プロトコル: 概要」( PDF)。Bagnoli, Franco 他 (編)。インターネットサイエンス。INSCI 2016。フィレンツェ、イタリア: Springer。pp. 244–254。doi :10.1007/978-3-319-45982-0_22。ISBN 978-3-319-45982-0。