キー生成

キー生成は、暗号化においてキーを生成するプロセスです。キーは、暗号化/復号化の対象となるあらゆるデータの暗号化と復号化に使用されます。

キーを生成するために使用されるデバイスまたはプログラムは、キー ジェネレーターまたはキージェンと呼ばれます。

現代の暗号化システムには、対称鍵アルゴリズム( DESやAESなど) と公開鍵アルゴリズム( RSAなど) があります。対称鍵アルゴリズムでは、単一の共有鍵が使用されます。データを秘密にするには、この鍵を秘密にする必要があります。公開鍵アルゴリズムでは、公開鍵と秘密鍵が使用されます。公開鍵は、誰でも使用できます (多くの場合、デジタル証明書を使用)。送信者は、受信者の公開鍵を使用してデータを暗号化します。秘密鍵の所有者だけが、このデータを復号化できます。

公開鍵アルゴリズムは対称鍵アルゴリズムよりもかなり遅い傾向があるため、TLSやSSHなどの最新のシステムでは、この 2 つを組み合わせて使用​​します。つまり、一方の当事者がもう一方の当事者の公開鍵を受信し、小さなデータ (対称鍵または対称鍵を生成するために使用されるデータ) を暗号化します。会話の残りの部分では、暗号化に (通常はより高速な) 対称鍵アルゴリズムを使用します。

コンピュータの暗号化では、整数をキーとして使用します。場合によっては、乱数ジェネレータ(RNG)または疑似乱数ジェネレータ(PRNG)を使用してキーがランダムに生成されます。PRNG は、分析時にランダムに見えるデータを生成するコンピュータ アルゴリズムです。システム エントロピーを使用してデータをシードするPRNG は、攻撃者が PRNG の初期条件を推測するのがはるかに困難になるため、通常はより良い結果を生成します。ランダム性を生成するもう 1 つの方法は、システム外部の情報を利用することです。Veracrypt (ディスク暗号化ソフトウェア)は、ユーザーのマウスの動きを利用して一意のシードを生成します。このシードでは、ユーザーはマウスを散発的に動かすように促されます。他の状況では、パスフレーズとキー導出関数を使用して、キーが決定論的に導出されます。

多くの最新プロトコルは、各セッションごとに新しい共有キーを生成する必要がある 前方秘匿性を備えるように設計されています。

従来の暗号システムでは、通信リンクの一方の端で必ず 2 つの同一のキーを生成し、その 1 つを何らかの方法でリンクのもう一方の端に転送します。ただし、代わりにDiffie-Hellman キー交換を使用すると、キー管理が簡素化されます。

暗号化されたデータを実際に復号化せずに読み取る最も簡単な方法は、ブルート フォース攻撃です。これは、キーの最大長までのすべての数字を単純に試す方法です。したがって、十分に長いキー長を使用することが重要です。キーが長くなると攻撃にかかる時間が指数関数的に長くなり、ブルート フォース攻撃は実用的でなくなります。現在、128 ビット(対称キー アルゴリズムの場合) と 2048 ビット (公開キー アルゴリズムの場合) のキー長が一般的です。

無線チャネルは、2 人のエンド ユーザーによって特徴付けられます。パイロット信号を送信することで、これら 2 人のユーザーは、互いの間のチャネルを推定し、そのチャネル情報を使用して、自分だけに秘密のキーを生成することができます。^[1]ユーザー グループの共通秘密キーは、各ユーザー ペアのチャネルに基づいて生成できます。^[2]

光ファイバーリンクの位相変動を利用して鍵を生成することもできる。^[3]

• 分散鍵生成: 一部のプロトコルでは、秘密鍵をどの当事者も単独で所有すべきではありません。むしろ、分散鍵生成中は、各当事者が鍵の一部を取得します。メッセージの復号化などの暗号化タスクを達成するには、参加当事者の一定数の協力が必要です。