基本情報 令和元年度 秋期 問38｜テクノロジ系に関する問題

答えは c「送信者の公開鍵」 です。

ディジタル署名の仕組み：

• 送る人：自分の秘密鍵で署名（自分しか作れない）
• 受け取る人：送り主の公開鍵で検証（みんな見れる）

「秘密鍵で書いた手紙は、対応する公開鍵でしか開けない」のが公開鍵暗号の魔法。だから「あ、これは本人が書いた」と確認できます。

👉 覚え方：署名＝秘密鍵で作る、公開鍵で検証。

ほかの選択肢：a/b 受信者の鍵＝暗号化／復号の話／d 秘密鍵で検証＝逆向き。

なぜこれが正解か

正解は c。RSA方式のディジタル署名では：

1. 送信者がメッセージのハッシュ値（メッセージダイジェスト）を計算

2. 自分の秘密鍵でハッシュ値を暗号化＝ディジタル署名

3. 受信者は受け取った署名を送信者の公開鍵で復号してメッセージダイジェストを算出

4. 受信したメッセージから自分でハッシュを計算し、復号結果と比較→一致すれば検証成功

各選択肢の解説

• a 受信者の公開鍵で署名作成：誤り。署名は送信者の秘密鍵で作成。
• b 受信者の秘密鍵で検証：誤り。検証は送信者の公開鍵で行う。
• d 送信者の秘密鍵で署名作成：これは署名生成の説明であり、検証鍵を問う問題に対しては誤り。

覚え方・ひっかけ注意

公開鍵暗号の役割表：

「自分の秘密鍵でしか作れない＝本人証明」「公開鍵で誰でも検証可能」の対称関係を理解すれば暗記不要。

理論的背景

RSAディジタル署名はRSA暗号（Rivest-Shamir-Adleman、1977）の応用。公開鍵 (n, e)、秘密鍵 (n, d) のペアで：

• 署名生成：`s = h^d mod n`（hはメッセージのハッシュ値）
• 署名検証：`s^e mod n = h`が成立すれば正当

オイラーの定理 `m^φ(n) ≡ 1 (mod n)` と `e·d ≡ 1 (mod φ(n))` を選ぶことで `(m^d)^e ≡ m (mod n)` が成立する数学的基盤。

ディジタル署名の特性

ディジタル署名は3つのセキュリティ性質を提供：

• 真正性（Authentication）：送信者が誰か検証可能
• 完全性（Integrity）：メッセージが改ざんされていないか検証可能
• 否認防止（Non-Repudiation）：送信者は後で「送っていない」と言えない

MAC（メッセージ認証符号）は共通鍵で①②を提供するが③否認防止は提供できない（受信者も鍵を持つため）。

主要署名アルゴリズム

• RSA署名：RSASSA-PSS（推奨）、RSASSA-PKCS1-v1_5（レガシー）
• DSA／DSS：FIPS 186、固定パラメータ
• ECDSA：楕円曲線、短い鍵長で同等強度。Bitcoin、TLS、SSH広く採用
• EdDSA（Ed25519／Ed448）：高速・サイドチャネル耐性
• ポスト量子暗号（PQC）：CRYSTALS-Dilithium、Falcon、SPHINCS+。NIST標準化進行中

実務での使われ方

• TLS／HTTPS：サーバ証明書のCA署名検証（X.509、PKIX）
• コード署名：Authenticode（Microsoft）、Apple Notarization、Android APK Signing
• 電子契約：DocuSign、Adobe Sign、クラウドサイン、GMOサイン
• JWT署名：HS256（HMAC）／RS256（RSA）／ES256（ECDSA）でAPI認証
• ブロックチェーン：Bitcoin（ECDSA）、Ethereum（ECDSA）、各種スマートコントラクト署名
• ソフトウェア配布：パッケージ署名（GPG、Sigstore）、SBOM、Supply Chain Security

PKI（公開鍵基盤）

• CA（Certificate Authority）：証明書発行
• RA（Registration Authority）：登録代行
• CRL（Certificate Revocation List）／OCSP：失効確認
• 証明書チェーン：ルートCA→中間CA→エンドエンティティ
• 証明書透明性（CT：Certificate Transparency）：CTログで監視

試験での位置づけ

基本情報・応用情報・情報処理安全確保支援士のセキュリティ分野で毎期必出級。直近はTLS 1.3、HSTS、HPKP、ECH、PQC移行戦略まで踏み込む。

選択肢の発展補足

ハッシュ関数の選定も重要：MD5・SHA-1は衝突攻撃で非推奨（SHA-1は2017年Google／CWIによる衝突実証）、現在はSHA-2（SHA-256以上）／SHA-3が標準。署名アルゴリズムとハッシュ関数の組合せ（例：RSA-PSS-SHA256、ECDSA-P256-SHA256）でセキュリティ強度が決まる。ノンス（nonce）を用いる署名（ECDSA、EdDSA）では乱数の不適切実装でPlayStation 3秘密鍵漏えい事件（2010）のような重大事故が発生する点も実装上の注意点。