ケルクホフスの原理

暗号のケルクホフスの原理（ケルクホフスの要望、仮定、公理、教義、法則とも呼ばれる）は、19世紀にオランダ生まれの暗号学者オーギュスト・ケルクホフスによって述べられた。この原理は、暗号システムは、鍵以外のシステムに関するすべての情報が公開されている場合でも安全でなければならないというものである。この概念は、そうではない 「隠蔽によるセキュリティ」とは対照的に、暗号学者に広く受け入れられている。

カークホフスの原理は、アメリカの数学者クロード・シャノンによって「敵はシステムを知っている」^[1]と表現されました。つまり、「敵がすぐにシステムを完全に理解するという仮定の下でシステムを設計するべきである」ということです。この形で、それはシャノンの格言と呼ばれています。

アメリカの研究者で教授のスティーブン・M・ベロビンによる別の定式化は次のとおりです。

言い換えれば、対戦相手がシステムの詳細を知っていると仮定してシステムを設計するということです。（NSAの国立コンピュータセキュリティセンターの元職員は、新しいデバイスのシリアル番号1はクレムリンに届けられるというのが標準的な仮定だったと私に話しました。）^[2]

電信の発明は軍事通信を根本的に変え、敵から守らなければならないメッセージの数を劇的に増加させた。その結果、戦場で盗まれやすい大きな機密コードブックを使わずに簡単に使用できる野戦暗号の開発につながった。 ^[3]このような環境がケルクホフスの要件の開発につながった。

オーギュスト・ケルクホフスはパリの高等商業学校（HEC）のドイツ語教授でした。 ^[4] 1883年初頭、ケルクホフスの論文「軍事暗号」^[5]が軍事科学ジャーナルに2部構成で掲載され、軍事暗号の設計ルールを6つ示しました。  ^[6]フランス語から翻訳すると次のようになります。^{[7] [8]}

1. システムは、数学的には解読不可能でなくても、実質的には解読不可能でなければなりません。
2. 秘密保持を必要とせず、敵の手に渡っても問題にならないはずです。
3. 書面によるメモを使用せずにキーを伝達および記憶することができ、通信相手が自由にキーを変更または修正できる必要があります。
4. 電信通信に適用可能であること。
5. 持ち運び可能で、複数人での取り扱いや操作を必要としないこと。
6. 最後に、システムが使用される状況を考慮すると、システムは使いやすく、使用時にストレスを感じたり、ユーザーが長いルールのリストを知って従うことを要求したりしてはなりません。

複雑な暗号化を実行できるコンピュータの能力を考えると、いくつかのルールはもはや重要ではありません。現在ではケルクホフスの原理として知られている2番目のルールは、依然として非常に重要です。^[9]

ケルクホフスは、暗号は 19 世紀に軍事メッセージの意味を隠すために一般的に使われていたステガノグラフィーエンコーディングのライバルであり、より優れた代替手段であると見なしていました。エンコーディング スキームの問題の 1 つは、たとえば単語の秘密の意味を明らかにする「辞書」など、人間が保持する秘密に依存していることです。ステガノグラフィーのような辞書は、いったん公開されると、対応するエンコーディング システムを永久に危険にさらします。もう 1 つの問題は、秘密を保持するユーザーの数が増えるにつれて、暴露のリスクが増すことです。

対照的に、19 世紀の暗号では、英数字の転置を行う単純な表が使用されていました。この表には一般に、行と列の交点が与えられており、この交点は一般に短く、数字で、人間の記憶に残るキーで変更できました。表とキーはそれ自体では意味を伝えないため、このシステムは「解読不可能」であると考えられていました。秘密のメッセージは、表、キー、メッセージの一致するセットが適切な時間枠内に敵の手に渡った場合にのみ、解読可能です。ケルクホフスは、戦術的なメッセージは数時間しか意味がないと考えていました。システムが必ずしも解読されるわけではありません。その構成要素 (つまり、英数字の表とキー) は簡単に変更できるためです。

安全な暗号化技術を使用すると、メッセージを安全に保つという難しい問題が、比較的小さな鍵を安全に保つというはるかに扱いやすい問題に置き換えられるはずです。暗号化システムの設計全体と同じくらい大きく複雑なものを長期間秘密にする必要があるシステムでは、明らかにその目標を達成できません。それは、1 つの難しい問題を別の難しい問題に置き換えるだけです。ただし、敵が鍵以外のすべてを知っていてもシステムが安全であれば、必要なのは鍵を秘密に保つことだけです。^[10]

広く使用されているシステムの内部の詳細が明らかになる方法は数多くあります。最も明白なのは、誰かがスタッフや顧客に賄賂を贈ったり、脅迫したり、その他の方法で脅してシステムを説明させようとすることです。たとえば戦争では、一方がおそらく他方から何らかの機器や人員を奪うでしょう。また、双方ともスパイを使って情報を収集します。

メソッドにソフトウェアが関係する場合、メソッドを理解するためにメモリ ダンプを実行したり、デバッガーの制御下でソフトウェアを実行したりすることができます。ハードウェアが使用されている場合、ハードウェアの一部を購入または盗み、テストに必要なプログラムやガジェットを作成することができます。ハードウェアを分解して、チップの詳細を顕微鏡で調べることもできます。

Kerckhoffs の原理から一般化して次のように述べる人もいます。「システムのセキュリティを確保するために保持しなければならない秘密が少なくて単純であればあるほど、システムのセキュリティを維持するのは容易になります。」Bruce Schneier は、すべてのセキュリティ システムは可能な限りスムーズに機能するように設計する必要があるという信念とこれを結び付けています。

この原則はコードや暗号だけでなく、セキュリティシステム全般に当てはまります。つまり、秘密はどれも潜在的な障害点を生み出すということです。言い換えれば、秘密は脆弱性の主な原因であり、したがってシステムを壊滅的な崩壊に陥れやすいものにするものです。逆に、公開性は柔軟性をもたらします。^[11]

いかなるセキュリティシステムも、何かを秘密にしておくことに大きく依存しています。しかし、ケルクホフスの原則は、秘密にしておくべきものは、不注意で漏洩した場合に変更するのに最もコストがかからないものであるべきだと指摘しています。^[9]

たとえば、暗号アルゴリズムは、ユーザー間で広く配布されているハードウェアとソフトウェアによって実装されることがあります。セキュリティがその秘密の保持に依存する場合、公開は新しいアルゴリズムの実装の開発、テスト、配布に大きなロジスティック上の困難をもたらします。つまり、「脆弱」です。一方、アルゴリズムを秘密にすることは重要ではなく、アルゴリズムで使用されるキーのみを秘密にする必要がある場合、キーの公開には、新しいキーを生成して配布するという、よりシンプルでコストのかからないプロセスが必要です。^[12]

Kerckhoffs の原則に従い、民間の暗号の大部分は、公に知られているアルゴリズムを使用しています。対照的に、政府または軍事の機密情報を保護するために使用される暗号は、多くの場合、秘密にされています (タイプ 1 暗号化を参照)。ただし、セキュリティを維持するために政府/軍事暗号を秘密にする必要があると想定しないでください。公開アルゴリズムと同様に暗号的に堅牢であることが意図されており、それらを秘密にするという決定は、階層化されたセキュリティ体制に沿っている可能性があります。

企業、そしてDVD の CSS 暗号化の場合のように標準化団体でさえ、システムの内部動作を秘密にしておくことは、比較的一般的です。一部の人々^{[誰? ]}は、この「隠蔽によるセキュリティ」によって、製品がより安全になり、攻撃を受けにくくなると主張しています。これに対する反論は、内部を秘密にしておくと短期的にはセキュリティが向上するかもしれませんが、長期的には、公開され分析されたシステムだけが信頼されるべきであるというものです。

スティーブン・ベロビンとランディ・ブッシュは次のようにコメントしている。^[13]

隠蔽によるセキュリティは危険だと考えられる

アルゴリズム、ソフトウェア、ハードウェアのセキュリティ脆弱性を隠すと、修復される可能性は減り、悪用される可能性が高まります。弱点や脆弱性に関する議論を阻止したり禁止したりすることは、コンピュータ システム、ネットワーク、およびその利用者のセキュリティにとって非常に危険で有害です。

オープンな議論がセキュリティの向上を促す

暗号学と暗号解析の長い歴史は、アルゴリズムのオープンな議論と分析によって、原作者が考えもしなかった弱点が明らかになり、それによってより優れた、より安全なアルゴリズムが生まれることを何度も証明してきました。1883 年に Kerckhoffs が暗号システムについて述べたように [Kerc83]、「Il faut qu'il n'exige pas le secret, et qu'il puisse sans inconvénient tomber entre les mains de l'ennemi.」(大まかに言えば、「システムは秘密を必要とせず、敵がトラブルを起こすことなく盗むことができなければならない」)。

この記事には、 Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Licenseに基づいてライセンスされているが、 GFDLに基づいてライセンスされていないCitizendium の記事「Kerckhoffs' Principle」の資料が組み込まれています。

• ケルクホフスの原論文への参照（原文をスキャンしたもの）
• カラコ、ジャン＝クロード。ジェロー・スチュワート、レミ。デヴィッド・ナッチェシュ（2020）。 「ケルクホフ家の遺産」。暗号学 ePrint アーカイブ。論文 2020/556 。2022 年11 月 26 日に取得。