暗号化とは？種類、ユースケース、メリット

本ブログでは、暗号化の基礎を解説し、サイバーセキュリティにおけるその重要性と役割を説明します。暗号化アルゴリズムや種類を網羅し、実装のためのベストプラクティスを提供します。

間違いなく、機密データの暗号化は現代のサイバーセキュリティに不可欠な機能であり、個人情報、通信経路、金融取引を保護します。

組織がデジタルインフラへの依存度を高めるにつれ、暗号化の必要性はこれまで以上に高まっています。データはビジネスの生命線となり、その保護が極めて重要となっています。効果的な暗号化対策の不備や未導入は、データ漏洩、金銭的損失、信用毀損といった壊滅的な結果を招く。

本稿では、企業や組織に適した暗号化の完全ガイドを概説する：サイバーセキュリティ提供において確かな役割を果たす暗号化の基本原則、仕組み、種類を含みます。また、暗号化アルゴリズム、主要な高度暗号化規格（AES）、最適な戦略実施における実践的知見についても探求します。

暗号化とは？

平易な言葉で説明すると、暗号化は基本技術の一つであり、平文を暗号文と呼ばれるコード形式に変換・変換するプロセスです。この処理により、正しい復号鍵を持つ権限のあるユーザーのみが情報を解読できるようになります。これにより、たとえデータが傍受されても、権限のない者には安全かつ判読不能な状態が保たれます。日々生成・伝送されるデータ量の増加に伴い、暗号化はサイバー脅威に対する第一防衛線としてその重要性を際立たせています。

企業にとって暗号化は単なるセキュリティ問題ではなく、規制によって課せられた義務でもあります。金融、医療、政府などの分野では、機密情報の保護に暗号化プロトコルを導入する義務が法律で定められていることが一般的です。非遵守はしばしば厳格な法執行につながり、これがサイバーセキュリティ戦略において必須ツールの一つとして位置づけられる理由です。

暗号化アルゴリズムとは？

暗号化アルゴリズムとは、メッセージ（平文）を暗号文に変換する数学的に複雑な式です。複数の確立された数学的概念を用いて開発されるため、適切な鍵を持たない者が元の情報を復元することは困難です。暗号化アルゴリズムにおける鍵変数は、アルゴリズムの複雑さやセキュリティレベル（例えば攻撃への耐性——特定のサブスクライバー群から全ての可能性を総当たり攻撃（ブルートフォース）する場合に極めて重要。

暗号化アルゴリズムの強度は通常、こうした攻撃にどれだけ耐えられるかで定義される：強固なアルゴリズムは、たとえより強力な計算能力を用いても、鍵なしでのデータ復号が事実上不可能な特性を備えています。このため、情報の安全性を保証するのは、アルゴリズムの複雑さに加え、主にアルゴリズムで使用される鍵の長さです。

暗号化鍵とは何か？

暗号化キーは暗号化プロセスにおける必須要素であり、データが施される「錠前」と、そのデータを暗号化・復号化する「鍵」の役割を果たします。暗号化キーの強度は、その強度は、ほとんどの場合、鍵のサイズと複雑さに比例します。一般的に、長い鍵ほど高い保護を提供します。暗号化鍵には、対称鍵と非対称鍵の2種類があります。

1. 対称鍵： この手法では、データの暗号化と復号化に同じ鍵を使用します。これは非常に効率的で、大量のデータがある場合に適しています。ただし、許可されたユーザー間で鍵を安全に共有することは非常に面倒であり、鍵が傍受された場合、暗号化プロセス全体が危険にさらされます。
2. 非対称鍵: &非対称暗号化は、暗号化用の公開鍵と復号化用の秘密鍵という鍵ペアを用いる暗号化方式です。公開鍵はセキュリティリスクなく公開できるため、鍵の安全な共有が不要になります。対称暗号化より安全ですが、処理速度が遅く計算資源を多く消費するため、大量データの暗号化には不向きです。

暗号化プロセスの完全性を維持するには、鍵の安全な保管、定期的な更新、アクセス制御を含む効果的な鍵管理が実施されなければなりません。

AES-256とは？

AES-256（Advanced Encryption Standard）は256ビット鍵を使用する暗号化方式であり、おそらく世界で最も堅牢かつ間違いなく最も広く普及している暗号化規格の一つです。非常に高いセキュリティ強度を有するため、行政、金融、テクノロジーなどほとんどの分野において、機密性の高いデータの暗号化手段として採用されています。

AES-256は汎用性の高い暗号化ツールであり、データの物理的な保存方法に関わらず、保存時・転送時・通信中の使用時におけるデータの暗号化を可能にします。その強度は使用される鍵の長さだけでなく、データセキュリティを実現するために複数の暗号化処理を段階的に設計した複雑なアルゴリズムにも起因しています。

暗号化の一般的な種類

暗号化は一般的に、対称暗号化と非対称暗号化の2つのカテゴリーに分類され、それぞれに利用上の利点があります。

1. 対称暗号化： 対称暗号化は、暗号化と復号化の両方向で単一の鍵を使用するため、応答が速い。この方式は処理速度が速く、データベースやファイルシステムなどのデバイスを保護する大量データの暗号化に効果的である。唯一の懸念点は、鍵を安全に配布することである。この目的で使用される一般的な対称暗号化アルゴリズムには、AES、DES、Blowfishなどがある。
2. 非対称暗号化:  この暗号化方式では、公開鍵と秘密鍵のペアが使用されます。一方の鍵でデータを暗号化し、もう一方の鍵で復号化します。この手法は、暗号化メールやSSL/TLS証明書などの安全な通信で最も頻繁に使用されます。耐障害性は高いものの、対称暗号化と比較すると処理速度が遅く、計算負荷が高くなります。非対称暗号化で最も一般的なアルゴリズムはRSAとECCです。

主要な暗号化アルゴリズム

いくつかの暗号化アルゴリズムは、機密データの保護以上の機能を備えています。注目すべきものを以下に挙げます：

1. AES（Advanced Encryption Standard）：AESは、セキュリティ性と実用的な効率性の両方を兼ね備えていると考えられています。サポートする鍵長は128ビット、192ビット、256ビットのみです。AES-256を使用することで最高のセキュリティを実現できます。AESは米国政府による暗号化に採用されており、商用および消費者向けアプリケーションで広く使用されています。 
2. RSA (Rivest-Shamir-Adleman): RSAは、大きな素数の因数分解の難しさを基盤として動作する、暗号化において最も広く実装されている非対称アルゴリズムの一つです。通常、SSLおよびTLS証明書と組み合わせて使用され、安全なデータ交換の提供やデジタル署名の実現に用いられます。
3. Blowfish: これは対称鍵アルゴリズムであり、その速度で知られ、可変長鍵を使用することで、非常に低速から高速環境まで特によく機能します。したがって、特定のユーザーが重視するあらゆるものの保護に適しているはずです。
4. データ暗号化標準（DES）:  DESはデータ暗号化の非常に一般的な標準でしたが、ブルートフォース攻撃に対する脆弱性を考慮し、現在はより安全なAESに取って代わられています。
5. ECC（楕円曲線暗号）:RSAと同等のセキュリティレベルを提供しながら、鍵長を短縮できる非対称暗号化アルゴリズムの一種。これにより、モバイルデバイスなどのリソース制約環境において極めて優れた性能を発揮する。

効果的な暗号化戦略の実装

ビジネスにおけるデータセキュリティには、堅牢な暗号化戦略が本質的に必要であると考えられるべきです。適切な暗号化手法の選択、暗号鍵の安全な管理、最新のセキュリティ暗号化プロトコルこそが、絶えず進化する脅威に対して適切な防御を提供します。&

データ暗号化戦略を策定する際、考慮すべき一般的な懸念事項は以下の通りです：

1. データの機密性： 機密性の高いデータには、より強力な暗号化アルゴリズムを採用すべきです。強力な暗号化アルゴリズムの例としてはAES-256が挙げられます。
2. 規制順守： 様々な業界には、機密データを保護するために暗号化を必須とする規制要件があります。罰則を回避するため、順守は重要です。
3. 鍵管理： 鍵管理プロセスは安全であるべきです。したがって、組織はアクセス制御の厳格な管理措置を実施し、鍵の頻繁な変更を強制し、ハードウェアセキュリティモジュールを使用して鍵を不正な管理から保護する必要があります。
4. あらゆる段階での暗号化： データはあらゆる段階で暗号化されるべきである——つまり、「保存時」、「転送中」、「使用時」のいずれにおいても暗号化されている必要がある。
5. 監査と更新：暗号化プロトコルは、最新の状態を維持し新たな脅威に対抗できるよう、定期的な監査と更新を実施すべきである。

これらの要素を考慮することで、企業は適切な規制要件への準拠を保証する暗号化戦略により、機密データを保護する方法を確立できます。

サイバーセキュリティにおける暗号化の役割

暗号化はサイバーセキュリティ分野における重要な構成要素であり、機密データがライフサイクルの重要な段階や複数のポイントにおいて保護されることを保証します。これにより、基本的に不正なデータ侵害に対する盾として機能し、いかなる侵害レベルにおいてもデータが内部から流出しないことを確実にします。

1. 保存データの保護:

   保存データ保護とは、物理媒体に保存されたデータを暗号化し、施設からの盗難・紛失・不正アクセスが発生した場合でも判読不能にする保護策です。顧客の機密情報、財務記録、知的財産を保管する企業にとって極めて重要です。

2. 転送中のデータ保護:

   ネットワーク上を移動するデータを暗号化することで、サイバー犯罪者による傍受からデータを保護します。これにはHTTPSによるウェブトラフィック、電子メール通信、クラウドサービス間のデータ交換が含まれます。

3. 使用中のデータの保護:

   メモリ内で復号化された状態で使用中のデータは、潜在的な攻撃など特定の脆弱性に晒されます。このデータの保護には、ハードウェアベースの暗号化や、暗号化されたままデータを処理できる同型暗号などの新興技術が用いられます。&

4. ID管理と認証における役割:

   暗号化は、パスワードハッシュや多要素認証といった認証プロセスも保護し、ユーザーの身元を不正アクセスから守ります。

暗号化の利点とは？

暗号化には、サイバーセキュリティの維持と機密データの保護において極めて重要な、いくつかの利点があります：

1. 機密性: 暗号化により、許可されたユーザーのみが機密データにアクセスできます。したがって、万が一データが傍受されたり不正に読み取られたりしても、そのデータは解読不能なままです。こうして情報は安全に保たれます。
2. 完全性：暗号化により、データが改ざんされないことを保証します。より平易に言えば、情報の正確性と信頼性が確保されます。暗号ハッシュとデジタル署名により、改ざんの検出とそれ以降の変更の損失を防止し、関係者に破損を通知する機能を提供します。
3. コンプライアンス:多くの規制産業では機密情報の暗号化が義務付けられています。企業が暗号化を利用することで、GDPR、HIPAA、PCI DSSなどの規則や法律への準拠を意味し、罰金や法的問題の可能性を低減します。
4. 信頼の構築： 強力な暗号化により、顧客や利害関係者は企業が情報を安全に保持する意図を確信できます。データ侵害がますます一般的になるこの世界では、機密情報を保護する能力が他社との差別化要因となります。
5. 柔軟性: 保存中、転送中、使用中のデータに対して適用できるため、データライフサイクル全体を通じて保護を提供します。このような柔軟性により、様々な企業が自社のセキュリティニーズや要件に正確に対応した暗号化を導入することが可能になります。

暗号化の課題と限界

その利点とともに、企業が管理すべき暗号化の課題も存在します：

1. 鍵管理：鍵管理は、おそらく最も重要な領域です。保存されていない、または紛失した鍵は、暗号化されたデータも失われる可能性があります。アクセスに対する強力な制御に加え、定期的な鍵のローテーションとハードウェアセキュリティモジュールによるアクセス保護を実施する必要があります。
2. パフォーマンスへの影響: そもそも暗号化処理自体、かなりのリソースを消費するプロセスであり、データ量が膨大なシステムでは負荷となる可能性があります。技術進歩によりこの影響は軽減されつつありますが、改善にはより慎重な最適化が求められます。
3. 複雑性:組織全体、特に広範かつ分散したネットワークに暗号化を適用するには、実装プロセス内で複雑さが連鎖的に増大します。安全な鍵管理を構成するプロトコルの継続的な更新は、データをシームレスに保護する上で非常に有用です。
4. 設定ミスの可能性: 暗号化は正しく設定された環境下で完全に機能します。設定ミスはアルゴリズムの陳腐化や不完全なデータ暗号化を引き起こす可能性があります。定期的な監査を実施し、ベストプラクティスに基づくガイドラインを遵守する必要があります。
5. 法的・規制上の問題: 厳密な解釈に基づく法令遵守は非常に困難です。多くの国では特定の暗号化方式を法的に除外しているか、組織に対し暗号化情報へのアクセス権限の提出を義務付けています。訴訟回避のため、組織はこれらを十分に考慮する必要があります。

暗号化の未来

サイバー脅威が進化し続ける中、暗号化を支える技術もさらに安全な通信を提供するために進化しています：

1.量子暗号：

量子暗号（量子鍵配送とも呼ばれる）は、量子力学を利用して上記の破られない鍵を生成する技術です。従来の手法とは全く異なり、受信者の知識なしに傍受不可能かつ複製不可能な鍵を形成します。その知識なしに、傍受不可能かつ複製不可能な鍵を形成します。飛躍的な進歩を遂げつつある量子暗号は、サイバーセキュリティ分野に大きな進展をもたらします。

2. 準同型暗号：

平文計算を保持する機能を備えたデータ上で計算を可能にし、操作中に機密情報を非公開に保ちます。まだ初期段階ではあるが、同型暗号はデータセキュリティに革命をもたらし、危険で信頼できない環境におけるクラウドコンピューティングの失敗を防ぐ可能性がある。

3. 人工知能と機械学習：

AI と 機械学習 は、プロセスの自動化、脆弱性の検出、パフォーマンス向上のためのアルゴリズムの最適化を通じて、現在の暗号化スキームに大変革をもたらすでしょう。また、暗号化データ内のパターン認識能力を通じて脅威検知能力も向上させるでしょう。

4. 規制の変化：

暗号化の規制および法的環境は非常に流動的です。新たな法律は、暗号化の適用や管理を含むビジネス戦略の変化を促す可能性があります。コンプライアンスとセキュリティにおいて、こうした変化を認識し適応することが最も重要です。

データの安全な暗号化のためのベストプラクティス

暗号化の効果を最大限に発揮させるため、企業内では以下のベストプラクティスを遵守してください：

1. 強力な暗号化アルゴリズム

機密性の高いデータを保護するには、常にAES-256やRSA-2048などの強力な暗号化アルゴリズムを使用してください。業界で時代遅れと見なされている脆弱なアルゴリズム（DESやMD5など）は攻撃者に容易に解読されるため、使用を避けてください。

2. 安全な鍵管理

暗号化キーは強力なアクセス制御で保護し、マスターキーは定期的にローテーションさせ、ハードウェアセキュリティモジュールで不正アクセスから守ってください。キーの紛失を防ぐため、保管とバックアップの両方に安全な方法を提供してください。

3. すべての段階でのデータ暗号化

転送中、保存時、使用中のデータを暗号化し、処理中にデータが悪用されるのを防止します。ストレージデバイスには全ディスク暗号化を、ネットワーク内のデータフローにはSSLまたはTLSを、使用中のデータにはハードウェアベースの暗号化を採用してください。

4.暗号化プロトコルの更新

暗号化プロトコルを定期的に更新し、新たな脅威から保護します。暗号化手法を頻繁に監査し、潜在的な脆弱性を発見するとともに、暗号技術の最新動向を把握します。

5. 規制への準拠

法令・規制への準拠を確認する：GDPR、HIPAA、PCI DSSなど、機密データに関する適用法令・規制に暗号化手法が準拠していることを確認してください。強制された場合や暗号化されたデータへのアクセスを提供しなければならない場合に、特定の暗号化アルゴリズムに関連する制限がないことを確認する。

6.従業員の教育

暗号化と機密データのセキュリティ確保におけるその使用について、従業員に機密性の高い教育を実施する。暗号化データへのアクセスを権限のある担当者のみに制限する強力なアクセス制御を導入する。

暗号化の実際の使用事例

様々な業界では、多様な通信経路における機密情報の保護・確保のために暗号化を活用しています。以下に実際のシナリオをいくつか示します。

1. 金融・銀行業

暗号化は、銀行や金融機関において顧客情報を保護し、オンライン取引を安全に保ち、様々な規制要件を遵守するために活用されています。データベースに保管された口座情報などの保存データや、インターネット経由の取引などの転送データを保護するために使用されます。

2. 医療分野

医療提供者は、HIPAAを含む規制に基づき、患者の情報を保護するために暗号化を利用します。これにより、電子健康記録、医療提供者の各部門間で送信されるデータ、患者との重要な通信が保護されます。

3. 政府機関

政府は、機密情報の保護、機関間の通信の安全確保、重要インフラに関する情報の保護のために暗号化を利用します。暗号化は、政府がデータベースに保存・伝送するデータや、安全なネットワーク上の情報を保護するために使用されます。

4.電子商取引

電子商取引企業は、顧客情報の保護、オンライン決済の安全確保、取引の改ざん防止のために暗号化を利用します。使用される暗号化の種類には、例えば、インターネット上のクレジットカード取引に関連する情報の保護や、電子商取引データベースに保存されたデータの保護などが含まれます。

5. 電気通信 

この分野では、暗号化技術により通信事業者は顧客通信、モバイルネットワーク、および規制コンプライアンスの保護を実現します。適切な暗号化を適用することで、音声通信とデータ通信の両方が安全になります。

暗号化と暗号学の違いとは？

暗号化は暗号学の一分野であり——暗号学は、暗号化、ハッシュ化、認証などあらゆる手段による安全な通信とデータの研究指向領域を包括する枠組みです。暗号化は平文を暗号文に変換する操作であり、暗号学は情報の機密性、完全性、真正性を達成する手法を扱う。

側面	暗号化	暗号技術
定義	アルゴリズムと鍵を用いて平文を暗号文に変換するプロセス。	適切なあらゆる技術を用いて通信とデータを保護する一般的な方法。
目的	対応する復号鍵なしではデータを読み取れないようにすることで、不正アクセスからデータを保護します。	様々な技術を通じて、情報の機密性、完全性、真正性を確保します。
技術	アルゴリズムと鍵を用いたデータの符号化・復号化を含む。	符号化、ハッシュ、署名、安全な鍵交換、デジタル証明書を含む。
適用範囲	特にデータ暗号化を扱う暗号技術の一分野。	あらゆる情報を安全に保持するための情報セキュリティ手法の確保には暗号化が関与する。
例	暗号化方式には対称暗号と非対称暗号があり、AESやRSAなどが該当します。	暗号化、暗号セキュリティアルゴリズム（SHA-2ハッシュ）、電子署名、対称鍵交換。

暗号化の主な例

データの保護における暗号化の役割を示す例をいくつか紹介します：

1. HTTPS:& SSL/TLSはウェブブラウザとサーバー間の接続を暗号化し、ログイン情報や支払い情報を含む送信データを保護します。
2. VPN: 公共ネットワークを利用しながら、リモートサーバーとユーザー端末間の専用トンネル経由でデータを暗号化。これにより通信の傍受を防止します。
3. フルディスク暗号化（FDE）: 特定のデバイス内のドライブ（ディスク）全体を暗号化することで、万が一デバイスが悪意のある者の手に渡ってもデータセキュリティを維持します。
4. メール暗号化： メール内容を保護し、潜在的な盗聴者がメッセージを読むことを禁止します。これにより、意図した受信者だけがメッセージを読めるようになります。
5. パスワードハッシュ化：<パスワードハッシュ処理：暗号化アルゴリズムを用いてパスワードをハッシュ値に変換し保護するため、データベースが侵害されてもパスワード自体は守られます。

結論

暗号化は現代のセキュリティにおいて不可欠な要素であり、情報の処理全段階を保護する重要な手段です。暗号化の基礎を理解し実践することで、企業はデータを保護し、法的・業界基準を満たし、顧客や投資家の信頼を獲得できます。

結局のところ、サイバー脅威がますます高度化していることは明らかであり、暗号化はさらに普遍的かつ必要不可欠なものとなるでしょう。暗号化研究の発展によって引き起こされる企業サイバーセキュリティへの最新の脅威——これらすべては、SentinelOne Singularity™ Cloud Securityなどのサイバーセキュリティツールを活用し、即座に対処する必要があります！これにより、企業は中核資産を守り、将来にわたって事業が繁栄し発展することを保証できます。

FAQs

暗号化キーとは何ですか？

基本的な形では、暗号化キーとは、平文データ（平文）を暗号化されたコード（暗号文）に変換し、また元に戻すために、選択された暗号アルゴリズムに入力されるビット列に過ぎません。

暗号化はパスワードとどう関係していますか？

暗号化ハッシュ関数を用いて、パスワードから固定サイズのコード文字列が生成されます。システムは、正当な所有権を確認するために入力時に照合できるよう、パスワードとそのハッシュ値を一緒に保存します。

対称暗号化と非対称暗号化の違いは何ですか？

非対称暗号化は公開鍵と秘密鍵のペアを使用するのに対し、対称暗号化は暗号化と復号化の両プロセスで単一の鍵を使用します。

鍵管理とは何ですか？

データへの不正アクセスを防ぐため、鍵管理では暗号化鍵の安全な保管、転送、変更を行います。

暗号化は良いものですか、悪いものですか？

暗号化には有益な用途がある一方、悪用される可能性もあります。データを保護し法的要件を満たす限り、政府によって規制されるケースもあります。