暗号化とは？主な方式の種類や暗号化・復号化の仕組み、やり方について解説

共通鍵暗号方式

共通鍵暗号方式とは、暗号化と復号の際に「共通の鍵」を用いる方式です。手順は以下のとおりです。

1. 送信者：共通鍵で暗号化する
2. 送信者：暗号化とおなじ鍵（共通鍵）と暗号化したデータを受信者に共有する
3. 受信者：暗号化とおなじ鍵（共通鍵）で復号する

共通鍵暗号方式はPCへの負荷が軽く、暗号化・復号の際の速度が早いのがメリットです。また、複雑な工程がなくもっともシンプルな方法のため、わかりやすいのも特徴です。一方で、やりとりする人数分の共通鍵が必要になるため、人数が多くなればなるほどに鍵の管理が大変になります。

少人数とのやりとりかつ、共通鍵の情報を安全にやりとりできる環境下である場合に有効な方法でしょう。

公開鍵暗号方式

公開鍵暗号方式とは、暗号化と復号の際に「異なる鍵」を用いる方式です。公開鍵と秘密鍵（私有鍵）をワンセットとして使用します。手順は以下のとおりです。

1. 受信者：公開鍵と秘密鍵を作成する
2. 受信者：公開鍵のみを送信者に共有する
3. 送信者：公開鍵を使用してデータを暗号化する
4. 送信者：暗号化したデータを受信者に共有する
5. 受信者：1で作成した秘密鍵でデータを復号する

公開鍵で暗号化したデータは秘密鍵でしか復号できません。そのため、受信者が秘密鍵の情報を外部に漏らしさえしなければ、第三者がデータを復号できる術はないのです。

暗号化に使う公開鍵はおなじものを複数人に共有してもよいため、鍵の管理がしやすいメリットがあります。一方、暗号化・復号の処理に時間がかかりやすい点・PCへの負担が大きくなりやすい点がデメリットです。

大人数と暗号化データのやりとりが必要な場合には、公開鍵暗号方式は有効な方法でしょう。

ハイブリッド暗号方式

ハイブリッド暗号方式とは、共通鍵暗号方式と公開鍵暗号方式のよいところをとった方式です。暗号化・復号は「共通鍵暗号方式」を用いますが、共通鍵の受け渡し自体を「公開鍵暗号方式」で行います。

共通鍵の受け渡し手順は以下のとおりです。

1. 受信者：秘密鍵（私有鍵）と公開鍵を作成する
2. 受信者：公開鍵を送信者に共有する
3. 送信者：共通鍵を作成する
4. 送信者：受信者から送られてきた公開鍵で、共通鍵を暗号化する
5. 送信者：4で暗号化した共通鍵を受信者に送る
6. 受信者：送信者から送られてきた共通鍵を、1で作成していた秘密鍵（私有鍵）で復号する

この時点で、受信者と送信者が「おなじ共通鍵」を持っている状態となります。

続いて復号の手順です。

1. お互いに持っている共通鍵を使用し「共通鍵暗号方式」でデータをやりとりする

共通鍵暗号方式では、共通鍵が外部に盗まれてしまうと、せっかく暗号化したところで意味がありませんでした。また、公開鍵暗号方式では処理が遅くなりがちというデメリットもあったのです。

ハイブリッド暗号化方式は、共通鍵暗号方式よりも安全で、公開鍵暗号方式よりも処理が速いのが特徴です。少々複雑に見えるやり方さえ理解できれば、メリットの多い方法だと言えるでしょう。

暗号化ツールを使う

暗号化ツールは、ファイルなどを暗号化するために提供されている専用ツールのことです。暗号化に特化して作られているため、安全性や暗号化の強度が高いのが特徴です。ツールごとに追加機能が搭載されている場合もあり、ツール利用時には端末認証や生体認証を行えるものもあります。

無料と有料のツールがありますが、暗号化に対応しているファイルや安全性などに差があります。有料ツールでは暗号化したファイルの後送信防止機能や、データ持ち出しの制限機能が使用できる場合もあります。また、アプリのインストールの必要不要もツールによって異なるため、求める機能や企業状況などから、導入するツールを検討しましょう。

クラウドサービスを使う

クラウドサービスを使用して、データの暗号化も可能です。クラウドサービスとはインターネット上でデータの管理ができるツールですが、クラウドサービス通信を暗号化、または保存しているファイルを暗号化し、管理している情報を守ります。普段データなどの管理をしているクラウドサービスで暗号化まで担えるとなれば、生産性の向上につながりやすいです。

使用するクラウドサービスごとに暗号化の機能が搭載されているかはまちまちです。クラウドサービスでの暗号化を検討する場合には、暗号化が標準搭載されていない場合もあると理解し、機能の確認をするようにしてください。またクラウドサービスでは、クラウド上のストレージにデータを転送するときだけ暗号化し、クラウド上のデータは復号化して保管するものがあります。企業秘密など重要なデータを扱う場合は注意して利用するようにしてください。

WindowsEFSを使う

WindowsEFS とは、Windows OSに標準で搭載されている、ファイル暗号化機能のことです。無料で使用でき、ファイルだけでなくフォルダの暗号化も可能です。公開鍵暗号方式と共通鍵暗号方式を組み合わせた技術を使用しています。無料なうえに標準搭載されているため、アプリのインストールなどの手間がかからない点が大きなメリットです。

WindowsEFSでの暗号化は、以下の手順で行います。

1. 暗号化したいファイルを右クリックし[プロパティ]を選択
2. [全般]で[詳細設定]をクリック
3. [属性の詳細]から[内容を暗号化してデータをセキュリティで保護する]を有効にして[OK]をクリック
4. [プロパティ]で[適用]をクリック
5. [暗号化に関する警告]で[ファイルだけを暗号化]を選択し[OK]をクリック
6. 最後に[OK]をクリック

（手順参照：Microsoft「EFSの仕組みとファイル復元について」）

これらの工程を経るとファイルの右上に鍵マークが表示され、暗号化された状態が完成します。

安全性の高いアルゴリズムを選ぶ

暗号化には暗号強度というものがあります。暗号強度は暗号の解読されやすさを表しており、暗号の長さが長いほど、安全性が高いと言われています。また、暗号のアルゴリズムも暗号強度に影響します。暗号アルゴリズムとは、暗号化処理の手順・規則のことです。アルゴリズムには開発者などの名前がついており、暗号化にはさまざまな種類のアルゴリズムが使用されています。

現在使用される暗号化の方法では、アルゴリズム自体は隠せません。種類によって安全性に差があるため、安全性について評価された、安全性の高いアルゴリズムを使うようにしましょう。

安全性を評価する機関として、米国のNIST（National Institute of Standards and Technology）のCSRC(Computer Security Resource Center）が有名で、日本ではCRYPTREC(Cryptography Research and Evaluation Committees)などがあります。

安全性の高いアルゴリズムの例は、以下のとおりです。

通信経路も暗号化する

暗号化の際には、ファイルなどのデータだけでなく、通信経路の暗号化も同時に取り入れるのが効果的です。暗号化されている部分が多ければ、突破するのが難しくなるのは明白でしょう。また、悪意ある第三者からの盗聴やなりすましなどの攻撃を受けた場合に通信経路が暗号化されていれば、データ自体にたどり着きづらくなります。

データの暗号化と同時に通信経路も暗号化し、より一層強固なセキュリティ体制を整えていきましょう。

継続的にセキュリティをチェックする

ファイルや通信経路を暗号化したあとは、継続的にセキュリティチェックをするようにしましょう。暗号化をしても復号に必要な鍵が漏洩すれば、暗号化は意味をなしません。鍵（パスワード）の管理にはセキュリティ体制を整えることが重要となるため、継続的なセキュリティチェックが重要です。

セキュリティツールなどを常に最新の状態に保つ、使用している端末に二段階認証・多要素認証を取り入れるなどが有効な方法です。また、外部サービスに依頼して脆弱性診断などを定期的に行えると、セキュリティ状況を可視化しやすいでしょう。

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