公開鍵暗号：RSAと楕円曲線

非対称暗号は、数学的に関連付けられた鍵のペアを使用します。鍵のペアは、自由に共有する公開鍵と、秘密に保持する秘密鍵で構成されます。公開鍵で暗号化されたデータは秘密鍵でしか復号できず、その逆も同様です。

RSA（Rivest–Shamir–Adleman、1977 年）は、大きな素数を因数分解する困難性に基づいています。安全性は鍵長に依存します。RSA-2048 が現在の最小値で、高い安全性が必要な用途では RSA-4096 を使用します。RSA は対称暗号より低速なため、大量データではなく鍵交換に使用されます。

RSA 鍵の生成：

ECC は、はるかに短い鍵長で RSA と同等の安全性を提供します。256 ビットの ECC 鍵は、3072 ビットの RSA 鍵に相当します。鍵が短いことで、処理が高速になり、帯域幅も少なくて済みます。これは TLS ハンドシェイクやモバイルデバイスで重要です。

広く使用されている曲線：

• P-256 (secp256r1) — NIST 標準で、TLS で使用されます
• X25519 — Bernstein によって設計され、効率的な鍵交換が可能で、特許上の懸念がありません
• Ed25519 — EdDSA 署名方式で、SSH 鍵に使用されます

実際には、非対称暗号と対称暗号を組み合わせます：

1. 非対称暗号：受信者の公開鍵でランダムな対称鍵を暗号化します
2. 対称暗号：その鍵で実際のデータを暗号化します

これが TLS の仕組みです。RSA/ECDH がセッション鍵をネゴシエートし、AES がセッションデータを暗号化します。

Diffie-Hellman（DH）を使うと、鍵そのものを交換せずに、安全でないチャネル上で 2 者が共有秘密を確立できます。この共有秘密を使って、対称セッション鍵を導出します。ECDH（楕円曲線 DH）は、TLS 1.3 で使用される最新の方式です。

完全前方秘匿性（PFS）では、各セッションで一時的な DH 鍵を使用し、使用後に破棄します。後からサーバーの秘密鍵が侵害されても、記録済みの過去のセッションを復号することはできません。TLS 1.3 では PFS が必須です。TLS 1.2 では ECDHE 暗号スイートを選択してください。

RSA には 2 つの用途があります：

• 暗号化：公開鍵で暗号化 → 秘密鍵の保有者だけが復号できます
• 署名：秘密鍵で署名 → 公開鍵を持つ誰もが真正性を検証できます

暗号化には OAEP パディングを、署名には PSS パディングを使用してください。PKCS#1 v1.5 は暗号化には決して使用しないでください。

Shor のアルゴリズムを実行する量子コンピューターによって、RSA と ECC が破られる可能性があります。NIST は耐量子暗号アルゴリズムの標準化を進めています（鍵交換用の CRYSTALS-Kyber、署名用の CRYSTALS-Dilithium）。移行には何年もかかるため、今すぐ暗号に依存するシステムの棚卸しを始めてください。

非対称鍵には安全な管理が必要です。信頼できるハードウェア上で生成し、パスフレーズまたは HSM で秘密鍵を保護し、定期的に鍵をローテーションし、CRL/OCSP を使用して侵害された鍵を失効させます。秘密鍵を失うと、暗号化されたすべてのデータにアクセスできなくなります。

鍵の交換には非対称暗号を使い、データの暗号化には対称暗号を使う、非対称暗号と対称暗号を組み合わせた方式はどれですか。

非対称暗号では、公開鍵と秘密鍵のペアを使用します。RSA は実績がありますが低速です。ECC は、より短い鍵で同等の安全性を提供します。ハイブリッド暗号化は、実用上の用途のために両者を組み合わせます。Diffie-Hellman は安全な鍵交換を可能にし、ECDHE は前方秘匿性を提供します。量子コンピューターの脅威が迫っているため、NIST による PQC の標準化に注目してください。