【基本情報技術者試験】よく出る問題（ディジタル署名編）

旧基本情報技術者試験の午後問題では、ディジタル署名に関する問題が出ています。応用情報技術者試験でも出ていたりと情報処理技術者試験では頻出と言える問題であると考えています。

今回はそんな「ディジタル署名」について見ていきます。

ディジタル署名とは？？
ディジタル署名を使うメリット
ディジタル署名を使うデメリット
まとめ

ディジタル署名とは？？

ディジタル署名（Digital Signature）は、デジタル情報の真正性、完全性、および認証を確保するための技術です。デジタルドキュメントやデータの送信者が確認され、データの改ざんが検知されないことを保証していて、公開鍵暗号学とハッシュ関数を組み合わせて使用されます。

以下の手順でディジタル署名が作成されます。

ハッシュ関数の適用: 署名を作成するデジタルデータに対してハッシュ関数が適用されます。ハッシュ関数は、データの固定長のハッシュ値を生成します。
ハッシュ値の署名: データのハッシュ値を、送信者の秘密鍵で暗号化して署名を生成します。これにより、ハッシュ値と秘密鍵の組み合わせがデータの送信者を特定するためのディジタル署名となります。
署名の検証: データの受信者は、送信者の公開鍵を使用してディジタル署名を復号化し、元のハッシュ値と一致するかどうかを検証します。公開鍵は一般的に公開されており、ディジタル署名の検証に使用されます。

ディジタル署名によって、データの送信者が確認され、データの改ざんが検知されないことが保証されます。これにより、ディジタル署名は重要な文書や電子取引、電子メールの送信など、デジタルデータの信頼性とセキュリティを確保するために広く使用されています。

ディジタル署名を使うメリット

メリットは下記が挙げられます。

身元の確認: ディジタル署名は、データの送信者の身元を確認することができます。公開鍵暗号学に基づく非対称暗号方式を使用するため、署名者の秘密鍵で署名が作成され、公開鍵で署名が検証されます。これにより、データの送信者が信頼できるかどうかを確認することができます。
データの完全性の確保: ディジタル署名は、データの改ざんが検知されないことを保証します。署名作成時にハッシュ関数が使用され、データの一意のハッシュ値が作成されます。ハッシュ値は署名と共に検証者に送信され、データの受信後に再計算されます。もしハッシュ値が一致しなければ、データが改ざんされていることが分かります。
否認防止: ディジタル署名は、署名者がデータの送信を後で否認することを防ぎます。署名は署名者の秘密鍵によって作成され、公開鍵によって検証されるため、署名者は自身の行動を否認することができません。
セキュリティの向上: ディジタル署名はデジタルデータの信頼性とセキュリティを向上させます。改ざんやなりすましの試みが検知されるため、データの送信者と受信者の間で信頼性のある通信が確立されます。
法的な効力: ディジタル署名は、法的な文書や契約においても使用されることがあります。ディジタル署名は、署名の作成者とデータの完全性を保証するための法的な証拠として扱われることがあります。

ディジタル署名を使うデメリット

デメリットは下記が挙げられます。

複雑さと導入コスト: ディジタル署名の実装や導入には、専門的な知識や技術が必要となる場合があります。また、適切なセキュリティインフラストラクチャや鍵管理の構築にもコストとリソースが必要です。
キーマネジメント: ディジタル署名には公開鍵と秘密鍵のペアが必要です。これらの鍵の適切な管理と保管が重要であり、鍵の漏洩や紛失によるセキュリティリスクが存在します。
信頼性の依存: ディジタル署名の検証は、公開鍵の信頼性に依存します。公開鍵の発行者が信頼できる認証機関やキーサーバーから提供されている必要があります。公開鍵の信頼性が低下すると、ディジタル署名の信頼性も低下します。
ディジタル署名の普及と互換性: ディジタル署名が普及していない場合や、異なるディジタル署名方式が使用されている場合、ディジタル署名の検証や相互運用性に問題が生じる可能性があります。
暗号アルゴリズムの脆弱性: ディジタル署名の安全性は、使用される暗号アルゴリズムの脆弱性に依存します。暗号アルゴリズムが攻撃に対して脆弱である場合、ディジタル署名のセキュリティが脅かされる可能性があります。
鍵の長さとパフォーマンスのトレードオフ: 強力なセキュリティを提供するためには、長い鍵長が必要となります。しかし、鍵の長さが増えると署名や検証の処理にかかる時間が増加し、パフォーマンスが低下する可能性があります。