情報セキュリティ第06回

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情報セキュリティ第06回

大久保誠也静岡県立大学経営情報学部

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はじめに

いままでの復習

RSA

暗号の特徴

一方向関数とハッシュ値

演習：ハッシュ値

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前回までの復習

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復習：盗聴

Hello World

Hello

World Bob

送信

Alice

Hello World

Eve

盗聴

A:>

Hello World

覗き見してやろう

平文で送信した情報は、基本的に盗聴し放題！

Aliceから

データが来た。

送信

重要重要重要

重要ななな情報な情報情報は情報ははは送送送

送らないらないらないらない

or 暗号化

暗号化暗号化暗号化

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復習：暗号の目的

平文（送りたい文）を暗号化し、暗号文にする。

この際、鍵を使用する。

This is a pen.

（二進数表記）

5468697320697320612070656E2E0A

平文

鍵

test

（二進数表記）

883BC0A17AA746D3DCADCE425C6A10AC

;zB¥j

暗号文

暗号化されていると、

元の文章がわからない。

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復習：暗号と鍵

平文から暗号文を生成するとき、鍵を使用する。

復号するときも鍵を使用する。

適切な鍵を利用しないと、平文に戻せない。

平文暗号文

鍵を利用して暗号化

正しい鍵で復号

変な暗号文文

正しい鍵以外では

復号できない

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復習： 2 種類の暗号方式

秘密鍵方式

暗号化も復号も、同じ鍵を使用する。

秘密鍵を使用する。鍵は秘匿しておく必要がある。

一般的に、処理が軽い。

公開鍵方式

暗号化と復号で、異なる鍵を使用する。

公開鍵と秘密鍵があり、秘密鍵は秘匿し、公開鍵は公開しておく。

一般的に、処理が重い。

共共共共

公公公公秘秘秘秘

8/41 ID

PASSWD

Alice

Bob

②

送信

あｓｄふぁｓｄＪｌｋｊぇｗｋｆ

③

暗号文を「鍵」で復号

ID PASSWD

①

平文を「鍵」で暗号化

盗聴しても、

復号できない

……

。

復習：暗号による通信

9/41 ID

PASSWD

Alice

Bob

②

送信

③

「秘密鍵」で復号

ID PASSWD

①

「秘密鍵」で暗号化

盗聴しても、

復号できない……。

共共共共

秘密鍵暗号による通信

10/41 ID

PASSWD

Alice

Bob

③

送信

④

「秘密鍵」で復号

ID PASSWD

②

「公開鍵」で暗号化

秘秘秘秘公

公公公

①

送信

公公公公

公開鍵暗号による通信

盗聴しても、

復号できない

……

。

公公公公

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今回の内容

基礎技術：

秘密鍵暗号方式

暗号化

ブロック暗号とストリーム暗号

公開鍵暗号方式

暗号化と認証認証認証認証

ハッシュハッシュハッシュハッシュ値値値と値ととと一方向関数一方向関数一方向関数一方向関数

乱数

実際の実装：

RSA暗号の仕組み 12/41

RSA 暗号のもう一つの特徴

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復習：公開鍵暗号の鍵 (1)

暗号化と復号では、異なる鍵を使用する。

公開鍵で暗号化し、秘密鍵で復号する。

秘密鍵は第三者に渡してはいけない。

処理が重いため、基本的に小さい平文を暗号化する。

公公

公公秘秘秘秘

平文暗号文暗号文平文

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公開鍵暗号の鍵 (2)

提案されている実現方法は、秘密鍵で暗号化し、公開鍵で復号できる公開鍵暗号方式が多い。

この性質は、「認証」を実現する際に利用されている。

前回のRSA暗号も、この性質を備えている。

秘秘秘

秘公公公公

平文暗号文暗号文平文

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利用例：認証

「Aliceの公開鍵」で復号できる暗号文なら、その暗号文は「Aliceの秘密鍵」で作成したに違いない。

「Aliceの秘密鍵」で暗号化できるのは、秘密鍵を持っているAliceだけ。

「Aliceの公開鍵」で復号できるものは、

Aliceのファイルに違いない！

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直感的なイメージ (1)

Hello World

Hello

World Bob

送信

Alice

Hello World

送信

このファイル、本当にAliceから送られてきたのかなぁ...

17/41 hogehoge

Alice

Bob

②

送信

③

暗号文を「Aliceの公開鍵」で復号

hogehoge

①

平文を

「Aliceの秘密鍵」で暗号化

直感的なイメージ (2)

Aliceの公開鍵で復号できた！

暗号文を作れるのはAliceだけだから、このファイルはAlice

のだ！

18/41 hogehoge

Mallory

Bob

②

送信

Asdfasdfasdf adfasdf

③

暗号文を「Aliceの公開鍵」で復号

sdlakfjl Hoaslkjlsalf;j;

Asdfasdfasdf adfasdf

①

平文を

「Malloryの秘密鍵」で暗号化

直感的なイメージ (3)

Aliceの公開鍵で復号に失敗！

このファイルは、Aliceのものではない！？

Aliceを語って

送信だ！

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公開鍵暗号と認証

実際には、次にやるメッセージダイジェスト等と併せて利用することにより、認証を行います。

認証の正確で詳細な手続き内容は、後日、講義で取り扱う予定です。

httpsやGnuPGP等で利用されています。

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一方向関数とメッセージダイジェスト

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一方向関数とは

ある関数

f が、

任意の

x が与えられたとき、f(x)の値を求めること

は簡単、

任意の

y

が与えられたとき、

y=f(x)

となる

x

を求めることは難しい

とき、この関数は一方向関数であるという。

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メッセージダイジェストとは

ファイルの中身に対応して生成した固定長のbit列をメッセージダイジェストという。フィンガープリント、ファイルの指紋、ハッシュ値とも呼ばれる。

異なる中身の場合、同じメッセージダイジェストになる可能性は低い（ゼロではない）。

一方向関数である。

暗号と違い、復号はできない。

eee0ca57643e4b59 815847fdd152cd5c This is a pen.

平文

フィンガープリント

639c7143c6937907 ef3bfbed7501d898

This is a book.

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メッセージダイジェストの利用 (1)

文章のテキストファイルから生成できるビット列平文

^{フィンガー}_プリント

異なる平文が、同じ指紋を生成する確率は低い。

平文

A

フィンガープリント

A

平文

B

フィンガープリント

B

違う指紋に

平文と指紋を受け取り、比較することで、平文が正しいか否かを判定できる。

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メッセージダイジェストの利用 (2)

Hello World

Hellow World

Bob

送信

Hellow World

ファイルをダウンロードしてきたけど、正しくダウンロードで

きたかなぁ

(5)

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メッセージダイジェストの利用 (2)

Hello World

Bob

１）送信

メッセージダイジェスト

B Hellow

World

Hellow

World メッセージ

ダイジェスト A

メッセージダイジェスト

A メッセージ

ダイジェスト A

３）比較したら

違う値に！

失敗している！

2）メッセージ

ダイジェストを計算

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メッセージダイジェストの利用 (3)

多くのサイトで、

ファイルの検証用に

MD5値が

置かれています。

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メッセージダイジェストの利用 (4)

https

でも使用されています。

Firefox

では、

https

での通信を行っているサイトで、

1.

上の青い部分を押す。

2.

詳細を表示を押す。

3.

証明書を表示を押すことで確認できます。

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メッセージダイジェストの利用 (5)

UNIXのパスワード認証は、実際にはパスワードは

保存されていません。

保存されているのは、パスワードのハッシュ値を保存しています。

パスワードを入力すると、

1.

入力されたパスワードのハッシュ値を計算。

2.

保存してあるハッシュ値と一致するか検証。

3.

一致していたら認証を通過。

となります。

ようするに、ハッシュ値が同じになるパスワードなら、

パスワードが異なっていても、認証を通ります。

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広く使われているメッセージダイジェスト

メッセージダイジェストの代表的なものとして、MD5や

SHA等があります。

メッセージダイジェストは、いろいろなところで使用されています。

OpenOffice.org

のような、ファイルのダウンロードの検証のため。

Windows

や

UNIX

におけるパスワード認証。

https等の暗号化プロトコル。

メールの暗号化プロトコルである

PGP。

メールの認証プロトコルである

apop。

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強衝突耐性と弱衝突耐性

弱衝突耐性：

x が与えられたとき、f(x) = f(y)なるy (

ただし

y

≠x) を発見することは難しい。

強衝突耐性：

f(x) = f(y)

なる

x

と

y (

ただし

x

≠

y)

を発見することは難しい。

MD5は強衝突耐性は無いことが知られている。

(6)

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演習：一方向関数とハッシュ値

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smax でのフィンガープリント

1.

smax にログインする。

2.

Solaris では digest コマンドで MD5 の値を求めることができる。

digest –a md5 ファイル名

として、ファイルのMD5の値を出力してみましょう。

3.

digest –a sha1 ファイル名

とすることで、ファイルの sha1 の値を出力してみましょう。

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Windows で行う MD5 ：入手

ファイルをマイクロソフト

http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;841290

からダウンロードしてくる必要があります。

ダウンロードして、

デスクトップに保存

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Windows で行う MD5 ：展開

ダウンロードしてきたファイルをダブルクリックして、

ファイルを展開します。

ファイルを置く場所を聞いてくるので、

デスクトップを指定

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Windows で行う MD5 ：実行 (1)

このツールはGUIがないので、コマンドプロンプトで実行します。コマンドプロンプトを立ち上げます。

すべてのプログラム

「アクセサリ」

の中の

「コマンドプロンプト」

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Windows で行う MD5 ：実行 (2)

実行ファイルのフルパスを、プロンプトに貼り付けましょう。

Shiftを押しながら

右クリックして、

「パスとしてコピー」

を選択

左上のアイコンをクリックして、

「編集」→「貼り付け」を選択

(7)

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Windows で行う MD5 ：実行 (3)

同様にして、どこかのディレクトリを指定します。

実行すると、すべてのファイルの

MD5

値が出ます。

スペースを一つ空けて、

ディレクトリを指定。

MD5値が表示される

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Windows で行う MD5 ：その他

オプションとして

both

や

sha1

を指定すると、

MD5

以外のハッシュ値も計算できます。

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使い方まとめ

ハッシュ値を求めるのに使用すつ

fciv

というツールは、

以下のように使用します。

指定したフォルダにある全てのファイルのハッシュ値を出力します。

オプションには、

-both –sha1 –md5 等があり、それぞれ

出力するハッシュ値の種類が変わります。

fciv オプションフォルダ名 fciv オプションフォルダ名

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