＃送信者認証＆データ整合性を保証するのが『ディジタル署名』をパパっと理解！

はじめに

ディジタル署名の基本知識

ディジタル署名は、ネットワークを通じた通信において、送信者が本物であることを確認し、送信されたデータが途中で改ざんされていないことを保証するための技術です。これは、特に電子メールやデジタル文書のやり取りにおいて、データの信頼性と安全性を確保するために重要です。

ディジタル署名は公開鍵暗号方式に基づいており、送信者が秘密鍵でメッセージのハッシュ値（メッセージダイジェスト）に署名し、受信者が公開鍵でその署名を検証することで機能します。

ディジタル署名の手順

1. 署名の作成（送信者側）:

• 送信者は、送信するメッセージの要約（ハッシュ値）を計算します。この要約を「メッセージダイジェスト」と呼びます。
• 送信者は、自身の秘密鍵を使って、このメッセージダイジェストに署名します（つまり、暗号化します）。これが「デジタル署名」となります。
• 送信者は、元のメッセージとデジタル署名を一緒に受信者に送ります。

2. 署名の検証（受信者側）:

• 受信者は、送信者から受け取ったメッセージの要約（ハッシュ値）を計算します。
• 受信者は、送信者の公開鍵を使ってデジタル署名を復号し、送信者が署名したメッセージダイジェストを取得します。
• 受信者が自分で計算したメッセージダイジェストと、復号したメッセージダイジェストを比較します。一致すれば、メッセージが改ざんされていないこと、そして送信者が確かに本人であることが確認されます。

ディジタル署名のメリット

1. 送信者の認証:
   • 署名を作成するために使用される秘密鍵は、送信者本人しか持っていないため、署名が正しければ送信者が本人であることが確認できます。
2. データの整合性保証:
   • 署名されたメッセージが送信後に改ざんされていないことが検証できるため、受信者はデータが安全に送信されたことを確認できます。
3. 非否認性:
   • 送信者が一度署名を行うと、後で「そのメッセージを送信していない」と否認することが困難になります。これは、トランザクションの証拠として重要です。

ディジタル署名のデメリット

秘密鍵が漏洩すると、その鍵を使って署名されたデータはすべて信頼性が失われます。秘密鍵の保護が非常に重要です。

計算コスト:

• 公開鍵暗号方式を使用するため、特に大規模なデータの場合、署名の作成および検証にかかる計算コストが高くなる可能性があります。

公開鍵の管理:

• 公開鍵を安全に管理するためには、信頼できる第三者機関（CA: Certificate Authority）による証明書の発行が必要です。これには追加のコストと管理負担が発生します。

秘密鍵の漏洩リスク:

• 秘密鍵が漏洩すると、その鍵を使って署名されたデータはすべて信頼性が失われます。秘密鍵の保護が非常に重要です。

まとめ

要するに…

ディジタル署名は、送信者が本人であることを保証し、データが改ざんされていないことも保証するための仕組みです。

具体的には、①送信者はまずメッセージの要約であるメッセージダイジェストを計算し、そのダイジェストに自身の秘密鍵で署名を作成します。この署名は、秘密鍵でダイジェストを暗号化したものであり、これを元のメッセージとともに受信者に送信します。
②受信者は、送信者の公開鍵を用いてこの署名を復号し、得られたメッセージダイジェストと受信したメッセージから自分で計算したダイジェストを比較します。一致すれば、メッセージが改ざんされていないことと、送信者が本物であることが確認できます。これにより、データの整合性と送信者の真正性が証明されます。

ディジタル署名のメリットとしては、送信者の本人確認とデータの改ざん防止が確実に行えることが挙げられます。しかし、デメリットも存在します。公開鍵暗号方式を使用するため、計算処理が遅くなることがあり、特に大規模なデータやリアルタイム性が要求される場合には遅延が問題になることがあります。また、公開鍵を保証するために認証局（CA）を利用する必要があり、これが管理上の負担やコストを増加させることがあります。それでも、ディジタル署名は送信者の証明とデータの整合性確認を確実に行えるため、非常に有用な技術です。

おわりに

おまけ：

では、ここからはおまけコーナーです。メイン解説の中で感じた疑問・不安などをここでは解消していきます！

署名ってなに？

結論は署名＝秘密鍵で暗号化したものです。

もうちょっと言うと、「メッセージの真正性と整合性を保証するために行う暗号化プロセスで作られたもの」って感じですね。長いですね（笑）💦

真正性：本物（本人）であること

整合性：完全な形（改ざんされていない）であること

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