Diffie-Hellmanキー交換は 公開鍵暗号方式の最も重要な開発の1つ そして、今日のさまざまなセキュリティプロトコルの範囲でまだ頻繁に実装されています. これにより、以前に会ったことがない2人の当事者が、通信を保護するために使用できるキーを安全に確立できます。この記事では、その用途、ステップごとの動作、さまざまなバリエーション、および安全に実装するために注意する必要があるセキュリティの考慮事項について説明します. Diffie-Hellman鍵交換とは? Diffie-Hellmanキー交換は 安全でないチャネルを介して安全にキーを開発および交換する最初の広く使用されている方法. 上記の用語ではそれほどエキサイティングでも画期的でもないように思えるので、Diffie-Hellman鍵交換が暗号化の世界で非常に重要なマイルストーンだった理由と、今日でも頻繁に使用されている理由を説明してみましょう。. あなたが最高機密のスパイであり、本部にいくつかの重要な情報を送信する必要があるとしましょう. 敵がメッセージを手に入れるのをどのように防ぎますか? 最も一般的な解決策は、コードを使用してメッセージを暗号化することです。最も簡単な方法は、事前に使用する予定のコードとキーのタイプを事前に準備するか、安全な通信チャネルで行うことです。. あなたが特に悪意のあるスパイであり、あなたとあなたの本社が弱いシフト暗号を使用してメッセージをエンコードすることにしたとしましょう。このコードでは、すべての「a」が「b」になり、すべての「b」が「c」になり、すべての「c」が「d」になり、「z」が「a」になるまで続きます。. このシフト暗号では、「Let’s get dinner」というメッセージが「Mfu’t hfu ejoofs」になります。ありがたいことに、私たちの仮想的な状況では、あなたの敵はあなたと同じように無能であり、そのような単純なコードを解読することができず、メッセージの内容にアクセスできなくなります. ただし、事前に受信者とコードを調整できなかった場合はどうなりますか? あなたが今まで会ったことがない同盟国からのスパイと通信したいとしましょう。彼らと話すための安全なチャンネルがありません。メッセージを暗号化しない場合、メッセージを傍受する敵は内容を読むことができます。コードを味方に伝えずに暗号化すると、敵はそれを読むことができなくなりますが、味方も. この問題は、1970年代までの暗号化における最大の難問の1つでした。 事前に鍵を共有する機会がなかった場合、どうすれば誰かと安全に情報を交換できますか? Diffie-Hellman鍵交換は、この問題を解決するための最初の公的に使用されたメカニズムでした。このアルゴリズムにより、これまでに会ったことのない人でも、攻撃者が監視している可能性のある安全でないチャネルを介して共有キーを安全に作成できます。. Diffie-Hellman鍵交換の歴史 Diffie-Hellman鍵交換は、そのルーツを1970年代までさかのぼります。暗号化の分野は20世紀前半を通じて著しく発展しましたが、これらの進歩は主に対称鍵暗号化の分野に焦点を当てていました. Whitfield DiffieとMartin Hellmanが論文を発表したとき、公開鍵アルゴリズムが公開されたのは1976年までではありませんでした, 暗号の新しい方向. コラボレーションでは、新しいシステムの背後にあるメカニズムの概要を説明しました。 Diffie-Hellman鍵交換. この作品は、ラルフ・マークルによって行われた以前の開発に一部影響を受けました。いわゆる マークルのパズル ある当事者がいくつかの暗号パズルを作成し、他の当事者に送信することを含みます。これらのパズルは、解くのに適度な量の計算リソースを必要とします. 受信者は、解決するパズルを1つランダムに選択し、それを完了するために必要な努力を費やします. パズルが解決されると、識別子とセッションキーが受信者に公開されます. その後、受信者は元の送信者に識別子を送り返し、送信者はどのパズルが解決されたかを知ることができます. 元の送信者がパズルを作成したため、識別子によって受信者がどのセッションキーを発見したかがわかり、2者はこのキーを使用してより安全に通信できます。攻撃者がインタラクションを傍受している場合、攻撃者はすべてのパズルと、受信者が元の送信者に送信する識別子にアクセスできます。. 識別子は、どのセッションキーが使用されているかを攻撃者に伝えないため、情報を解読するための最良のアプローチは すべてのパズルを解いて正しいセッションキーを発見する. 攻撃者は平均してパズルの半分を解かなければならないので、受信者よりも鍵を明らかにするのがはるかに困難になります. このアプローチはより多くのセキュリティを提供しますが、完璧なソリューションにはほど遠いです。 Diffie-Hellman鍵交換は、これらのアイデアのいくつかを取り入れ、公開鍵暗号化の安全な方法を作成するために、より複雑にしました。. Diffie-Hellman鍵交換として知られるようになりましたが、Martin Hellmanは、Ralph Merkleが公開鍵暗号化に向けた作業を反映するために、アルゴリズムをDiffie-Hellman-Merkle鍵交換と呼ぶことを提案しました. マークル、ヘルマン、ディフィーが公開鍵暗号を開発した最初の人々は1997年までだと公に考えられていました。 ジェームズ・エリス、クリフォード・コックス、マルコム・ウィリアムソン. このトリオは、1969年から1973年の間に最初の公開鍵暗号化方式を考案しましたが、その作業は20年間分類されていました。英国のintelligence報機関である政府通信本部（GCHQ）の下で実施されました. 彼らの発見は実際にはRSAアルゴリズムであったため、Diffie、Hellman、Merkleは、Diffie-Hellman鍵交換を開発した最初の人物でしたが、公開鍵暗号の最初の発明者ではありませんでした. Diffie-Hellmanキー交換はどこで使用されますか? Diffie-Hellman鍵交換の主な目的は 鍵の導出に使用できる共有秘密を安全に開発します。これらのキーは、対称キーアルゴリズムと共に使用して、保護された方法で情報を送信できます。. 対称アルゴリズムは、公開鍵アルゴリズムよりも効率的であるため、データの大部分を暗号化するために使用される傾向があります. 技術的には、Diffie-Hellman鍵交換を使用して、公開鍵と秘密鍵を確立できます。ただし、実際には、代わりにRSAが使用される傾向があります。これは、RSAアルゴリズムも公開鍵証明書に署名できるのに対し、Diffie-Hellman鍵交換はできないためです。. PGPで頻繁に使用されていたElGamalアルゴリズムはDiffie-Hellman鍵交換に基づいているため、それを使用するプロトコルはいずれも一種のDiffie-Hellmanを効果的に実装しています。….