2023年 春期 応用情報技術者試験 午前Ⅱ 問XX 公開鍵暗号方式の基本原理

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style_prompt 本記事はGeminiの出力をプロンプト工学で整理した業務ドラフト（未検証）です。

2023年 春期 応用情報技術者試験 午前Ⅱ 問XX 公開鍵暗号方式の基本原理

公開鍵暗号方式の核心である鍵のペア（公開鍵と秘密鍵）の役割、および暗号化・復号の仕組みを理解することが、この問題を解く上での核となります。

【問題】

秘密鍵と公開鍵を使用する公開鍵暗号方式（RSAなど）の特性に関する記述として、適切なものはどれか。

ア. 受信者が秘密鍵、送信者が公開鍵を使って暗号化・復号を行う。 イ. 送信者が受信者の公開鍵で暗号化し、受信者が自身の秘密鍵で復号する。 ウ. 秘密鍵を漏洩させると、受信者のみが影響を受ける。 エ. 公開鍵と秘密鍵は一意に決定され、片方からもう一方を算出することは容易である。

【解説】 公開鍵暗号方式（非対称鍵暗号方式）は、暗号化と復号に異なる鍵のペア（公開鍵と秘密鍵）を使用します。この鍵の役割を正確に理解することが重要です。

鍵の役割の基本

  1. 公開鍵 (Public Key)：広く公開されます。この鍵で暗号化されたデータは、対応する秘密鍵でのみ復号可能です。

  2. 秘密鍵 (Private Key)：所有者だけが厳重に保管します。復号に使用されます。

暗号化通信のプロセス（秘匿性の確保）

通信内容を第三者に知られないようにするためには、「受信者しか復号できない」仕組みが必要です。

  1. 暗号化：送信者は、データの宛先である受信者の公開鍵を使って平文を暗号化します。

  2. 復号：受信者は、暗号化に使われた公開鍵とペアになっている自身の秘密鍵を使って暗号文を復号し、平文を取り出します。

このプロセスにより、公開鍵を持っている不特定多数は暗号化はできますが、復号できるのは秘密鍵を持つ受信者だけになります。

graph TD
    A["送信者"] -->|平文データ| B{"受信者の公開鍵で暗号化"};
    B --> C["暗号文"];
    C --> D["受信者"];
    D --> E{"受信者の秘密鍵で復号"};
    E --> F["平文"];

【選択肢の吟味】

選択肢 判定 解説
ア 誤り 秘匿性を目的とする場合、暗号化に公開鍵、復号に秘密鍵を使用します。この記述では、暗号化と復号を行う主体と使用する鍵の組み合わせが不適切です。
イ 正 送信者は「受信者の公開鍵」で暗号化し、受信者本人だけが持つ「受信者の秘密鍵」で復号するという、公開鍵暗号方式の基本的な動作を示しています。
ウ 誤り 秘密鍵が漏洩すると、その秘密鍵の持ち主宛ての通信内容がすべて解読される他、その鍵を用いたデジタル署名が偽造可能になり、システム全体の信頼性が損なわれます。
エ 誤り 公開鍵と秘密鍵は一意に決定されますが、公開鍵から秘密鍵を算出することが極めて困難であることが、この方式の安全性の根拠です。容易に算出できる場合、セキュリティは成り立ちません。

【ポイント】

  • 公開鍵暗号方式は、暗号化に受信者の公開鍵、復号に受信者の秘密鍵を使用し、秘匿性を確保する。

  • 公開鍵と秘密鍵のペアは、数学的アルゴリズム（RSAの素因数分解の困難性など）に基づいており、公開鍵から秘密鍵を推測することは計算量的に不可能である。

  • 秘密鍵は暗号通信の「鍵」であり、その漏洩は通信の秘匿性とデジタル署名の正当性（否認防止）の両方を脅かす。

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