耐量子計算機暗号とは
たいりょうしけいさんきあんごう
量子コンピュータでも効率よく解けないと考えられている数学の問題(格子の問題、ハッシュ関数など)に安全性の根拠を置く暗号。従来のコンピュータで動作し、ショアのアルゴリズムで破られる RSA暗号や楕円曲線暗号を置き換えるために使われる。
「耐量子計算機暗号」は、1分野の2問の練習問題に出てきます(量子コンピュータのハードウェアなど)。
この用語の分野: 量子コンピュータのハードウェア
たいりょうしけいさんきあんごう
量子コンピュータでも効率よく解けないと考えられている数学の問題(格子の問題、ハッシュ関数など)に安全性の根拠を置く暗号。従来のコンピュータで動作し、ショアのアルゴリズムで破られる RSA暗号や楕円曲線暗号を置き換えるために使われる。
「耐量子計算機暗号」は、1分野の2問の練習問題に出てきます(量子コンピュータのハードウェアなど)。
この用語の分野: 量子コンピュータのハードウェア
現在広く使われている RSA暗号や楕円曲線暗号は、大規模な誤り耐性量子コンピュータがあれば、ショアのアルゴリズムで破られてしまいます。そうした量子コンピュータはまだありませんが、今記録された暗号文が将来解読される「ハーベスト・ナウ、ディクリプト・レイター」の危険があり、暗号の入れ替えにも長い年月がかかります。そのため、量子コンピュータが実現する前から移行を始める必要があります。
米国の NIST は2024年に、格子に基づく鍵カプセル化方式 ML-KEM(FIPS 203)、格子に基づく署名方式 ML-DSA(FIPS 204)、ハッシュ関数に基づく署名方式 SLH-DSA(FIPS 205)を標準として公表しました。これらは鍵や署名が従来より大きく、例えば ML-KEM-768 の公開鍵は1,184バイトで、楕円曲線の鍵交換 X25519 の32バイトよりずっと大きくなります。ML-DSA-65 の署名も3,309バイトあります。
鍵や署名が大きく、計算の性質も違うので、メモリの少ない組込み機器や IC カード、通信プロトコルのパケットの大きさなどへの影響を確かめながら移行します。格子暗号では多項式の掛け算を数論変換(NTT)で速くするので、専用の回路による高速化も研究されています。実装では、消費電力や処理時間から秘密の情報が漏れるサイドチャネル攻撃への対策も必要です。当面は、従来の暗号と組み合わせたハイブリッド方式で段階的に移行し、暗号を後から入れ替えやすい設計(クリプトアジリティ)が重視されています。
正解:A. 従来のコンピュータで動作し、量子コンピュータでも効率よく解けないと考えられている数学の問題(格子の問題など)に安全性の根拠を置く暗号
耐量子計算機暗号は、ショアのアルゴリズムで解けてしまう素因数分解や離散対数問題の代わりに、格子の問題やハッシュ関数などに基づく暗号で、現在のコンピュータやネットワーク機器でそのまま動きます。米国の NIST は2024年に、格子に基づく鍵カプセル化方式 ML-KEM(FIPS 203)や署名方式 ML-DSA(FIPS 204)などを標準として公表しました。鍵や署名のサイズが RSA暗号や楕円曲線暗号より大きくなるものが多いので、通信プロトコルや組込み機器、ハードウェアでの実装への影響を考えながら移行を進めます。量子の性質そのものを使って鍵を共有する量子鍵配送(QKD)とは、別の技術です。
正解:C. 今盗聴して保存した暗号文を将来の量子コンピュータで解読されるおそれがあり(ハーベスト・ナウ、ディクリプト・レイター)、暗号の移行には長い年月がかかるから
攻撃者は、今のうちに暗号化された通信を記録しておき、将来量子コンピュータが実用になったときに鍵交換を解いて、中身を読むことができます。そのため、長い期間秘密にすべき情報は、量子コンピュータが実現する前から耐量子計算機暗号で守る必要があります。また、暗号は OS、ブラウザ、ネットワーク機器、ICカード、組込み機器のファームウェアやハードウェアに組み込まれており、すべてを入れ替えるには長い年月がかかります。従来の暗号と耐量子計算機暗号を組み合わせたハイブリッド方式で、段階的に移行する方法がとられています。
耐量子計算機暗号は、数学の問題の難しさに基づく暗号で、ふつうのコンピュータとネットワークで動きます。量子鍵配送は、光子などの量子の性質を使って鍵を共有する技術で、専用の光通信の装置が必要です。両者は別の技術で、置き換えの中心になっているのは耐量子計算機暗号です。
共通鍵暗号に対しては、グローバーのアルゴリズムによる2乗の高速化しかないので、方式を変える必要はなく、鍵を十分長くすれば対応できると考えられています。例えば AES-256 を使えば、量子コンピュータに対しても十分な安全性が保てるとされています。
耐量子計算機暗号は、ショアのアルゴリズムで解けてしまう素因数分解や離散対数問題の代わりに、格子の問題やハッシュ関数などに基づく暗号で、現在のコンピュータやネットワーク機器でそのまま動きます。
耐量子計算機暗号(ポスト量子暗号、PQC)の説明として正しいものはどれか。そのため、長い期間秘密にすべき情報は、量子コンピュータが実現する前から耐量子計算機暗号で守る必要があります。
大規模な量子コンピュータがまだ実現していない段階から、耐量子計算機暗号への移行を急ぐ理由として、最も適切なものはどれか。Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。
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