AES-256暗号化: AES-256暗号化とは何か

国家安全保障が関わる場合、データを保護するために強力な暗号化対策が講じられます。米国連邦政府によって最初に採用された高度暗号化標準（AES）は、データを保護するための業界標準へと進化し、すべての組織の統合リスク管理戦略の一部である必要があります。AESには128ビット、192ビット、256ビットの実装があり、256ビットの実装が最も安全です。この記事では、AES-256暗号化が何を意味するのか、その仕組みと安全性について説明します。また、二重暗号化がどのようにセキュリティを強化し、プライベートコンテンツを悪意のあるサイバー攻撃から保護するかについても議論します。

AES-256暗号化について知っておくべきこと

AES-256暗号化とは何ですか？

高度暗号化標準（AES）は、米国政府が機密データを保護するために選択した対称ブロック暗号です。AES-256暗号化は、256ビットの鍵長を使用してメッセージのブロックを暗号化および復号化します。256ビット鍵のラウンドは14回あり、各ラウンドは平文を暗号文に変換するための置換、転置、混合の処理ステップで構成されています。

米国国立標準技術研究所（NIST）は、データ暗号化標準（DES）に代わる標準を作成する必要が生じたため、1997年にAESの開発を開始しました。DESは総当たり攻撃に対して脆弱になり始めていました。

AES暗号化標準は、国家安全保障局（NSA）によって秘密および極秘の政府情報を保護するために承認されました。それ以来、情報を暗号化するための業界標準となっています。これはオープン標準であり、公共、民間、商業、非商業の実装に使用できます。

AES-256暗号化の安全性はどのくらいですか？

AES-256暗号化は非常に安全です。これは現在利用可能な最も安全な暗号化アルゴリズムであり、政府や軍事アプリケーション、そして高度に規制された業界で事業を行う企業によって広く使用されています。この暗号化は256ビットの鍵サイズを持ち、最も高度な計算能力とアルゴリズムを使用しても事実上解読不可能とされています。また、銀行やその他の金融機関が顧客の機密情報を保護するために使用するのと同じレベルのセキュリティです。

AES暗号化は対称か非対称か？

AES暗号化は対称暗号アルゴリズムです。これは、暗号化と復号化のプロセスが同じ鍵を使用することを意味します。AESは過去数十年間、対称暗号化の標準であり、その安全な暗号化能力のために今日でも広く使用されています。AESは高速で安全であり、ファイルやその他の機密データを暗号化するための人気の選択肢です。

AESの暗号化機能は何ですか？

AESにはいくつかの主要な機能があります：

Substitution-permutation（SP）ネットワーク

AES-256暗号化は、Substitution-permutationネットワーク、またはSPネットワークに基づいています。この暗号化は、暗号化と復号化の両方に同じ基本アルゴリズムを使用するFeistel暗号構造ではなく、SPネットワーク構造で動作します。

鍵の拡張

アルゴリズムは、最初の段階で単一の鍵を取り、それを各ラウンドで使用される複数の鍵に拡張します。

バイトデータ

AES暗号化アルゴリズムはビットデータではなくバイトデータで動作します。これは、暗号化プロセス中に128ビットのブロックサイズを16バイトとして扱うことを意味します。

鍵の長さ

データを暗号化するために使用される鍵の長さに応じて、実行される暗号化のラウンド数が決まります。256ビット鍵サイズには14ラウンドがあります。

AES-256はどのようにデータを暗号化しますか？

AESは対称鍵暗号であるため、暗号化と復号化の両方に同じ秘密鍵を使用します。これは、データの送信者と受信者の両方が秘密鍵のコピーを持っている必要があることを意味します。対称鍵は内部転送に適しており、非対称鍵は外部転送に最適です。対称鍵暗号は、非対称鍵アルゴリズムよりも計算能力を必要としないため、より高速で効率的に実行されます。

さらに、AESはブロック暗号を使用し、平文をブロックと呼ばれるセクションに分割します。AESは128ビットのブロックサイズを使用し、データを16バイトを含む4×4の配列に分割します。各バイトは8ビットを含み、各ブロックの合計ビット数は128です。AESでは、暗号化されたデータのサイズは同じままです。つまり、128ビットの平文は128ビットの暗号文を生成します。

すべての暗号化において、各データユニットは使用されるセキュリティ鍵に従って異なるユニットに置き換えられます。AESは、初期鍵を使用してラウンド鍵と呼ばれる新しい鍵を生成する鍵拡張プロセスを使用するSubstitution-permutationネットワークです。ラウンド鍵は、複数のラウンドの修正を経て生成されます。各ラウンドは暗号化を破るのを難しくします。AES-256暗号化は14回のラウンドを使用します。

AESは、初期鍵を排他的論理和（XOR）暗号を使用してブロックに追加することで動作します。これはプロセッサハードウェアに組み込まれた操作です。ブロック内では、各データバイトが事前に決められたテーブルに従って別のものに置き換えられます。4×4配列の行はシフトされ、2行目のバイトは左に1スペース移動されます。3行目のバイトは2スペース、4行目のバイトは3スペース移動されます。列は混合され、各列の4バイトが組み合わされ、ラウンド鍵がブロックに追加されます。このプロセスは各ラウンドで繰り返され、平文とは全く異なる暗号文が生成されます。

この暗号化アルゴリズムには以下の利点があります：

各ラウンドで異なる鍵を使用することで、はるかに複雑な結果が得られます。
バイト置換はデータを非線形に変更し、平文と暗号文の関係を隠します。
行のシフトと列の混合はデータを拡散させ、バイトを転置します。これにより暗号化がさらに複雑になります。

これらのプロセスの結果として、安全なデータ交換が実現します。復号化プロセスでは同じプロセスが逆に繰り返されます。

AES-256の復号化プロセス

AESの暗号文は、逆暗号化の助けを借りて初期状態に戻すことができます。前述のように、AESは対称暗号化を使用しているため、暗号化に使用された秘密鍵は復号化にも使用されます。

AES-256の復号化の場合、プロセスは逆ラウンド鍵から始まります。アルゴリズムは、行のシフト、バイト置換、列の混合など、すべてのアクションを逆にして、元のメッセージを解読します。

AES-256暗号化は解読可能ですか？

AES-256暗号化は、総当たり法を使用しても事実上解読不可能です。現在の計算技術と能力を使用して解読するには数百万年かかるでしょう。

しかし、どの暗号化標準やシステムも完全に安全ではありません。2009年に、暗号解析により関連鍵攻撃の可能性が発見されました。このような攻撃では、攻撃者は異なる鍵を使用して暗号がどのように動作するかを観察することで暗号を解読しようとします。幸いなことに、専門家はそのような脅威はAESシステムが正しく構成されていない場合にのみ発生する可能性があると結論付けています。

総当たり法を使用してAES暗号を解読することはほぼ不可能であるため、この標準に対する主なリスクはサイドチャネル攻撃です。これらの攻撃では、攻撃者はシステムから漏れる情報を拾い上げて暗号化アルゴリズムの動作を発見しようとします。しかし、これは安全ではないシステムでのみ発生する可能性があります。健全なAES-256の実装は、サイドチャネル攻撃からシステムを保護します。

AES-256標準は非常に安全ですが、脆弱なシステムは攻撃者が秘密鍵自体を取得する可能性をもたらします。ゼロトラスト・セキュリティアプローチは、組織がデータを交換するデジタル通信を信頼し、検証することを保証します。さらに、組織は多層防御アプローチを採用し、多要素認証、強化されたインフラストラクチャ、積極的かつ統合されたインシデント対応を採用する必要があります。受信する機密コンテンツ通信は、データ損失防止、アンチウイルス、アンチマルウェア機能を使用して検証される必要があり、送信する機密コンテンツ通信もデータ損失防止を活用する必要があります。これらの機能は、サイバーリスク管理アプローチに関与する必要があります。

AES-256標準のオープンな性質は、それを最も安全な暗号化標準の一つにしています。サイバーセキュリティの専門家は潜在的な脆弱性を常に監視しており、脆弱性が発見された場合、ユーザーに通知され、問題に対処するための措置が講じられます。

AES-256暗号化が現在使用されている例

以下は、AES-256暗号化のいくつかの使用例です：

NSA、軍、その他多くの米国政府機関は、安全な通信とデータの保存のためにAES暗号化を使用しています。
今日、多くのデバイス、アプリケーション、ネットワークが、データを保存中および転送中に保護するためにAES-256暗号化を使用しています。多くのSSDはAES暗号化アルゴリズムを採用しています。
Google Cloudに保存されているすべてのデータは、デフォルトでAES-256標準を使用して暗号化されています。
AWS、Oracle、IBMもAES-256暗号化標準を使用しています。
WhatsAppのメッセージはAES-256暗号化標準を使用して暗号化されています。

機密コンテンツ通信のためのAES-256

組織は、データが保存中および移動中に保護され、プライバシーが維持されるようにしなければなりません。暗号化は両方のケースで使用される必要があります。保存中のデータには、AES-256暗号化がしばしば最良の選択肢であり、トランスポート層セキュリティ（TLS）暗号化は、プライベートコンテンツを保護するためのセキュアソケットレイヤー（SSL）トンネルを作成します。暗号化が必要なプライベートデータには、個人識別情報（PII）、保護対象保健情報（PHI）、財務記録、企業の戦略的製品、マーケティング、販売計画が含まれます。

Kiteworksは、ファイルレベルでのユニークで強力な鍵とディスクレベルのボリュームでの異なる強力な鍵で各コンテンツを暗号化します。これにより、各ファイルが二重に暗号化されることが保証されます。さらに、ファイル鍵、ボリューム鍵、その他の中間鍵は保存時に暗号化されます。

Kiteworksは、管理者が入力したパスフレーズを使用して、すべての保存された鍵の暗号化に使用するスーパー鍵を生成します。したがって、管理者が推奨されるように定期的にパスフレーズをローテーションする場合、プロセスは迅速かつ効率的です。なぜなら、すべてのコンテンツではなく、鍵のみを再暗号化する必要があるからです。

異なる機密コンテンツ通信チャネル（メール、ファイル共有、マネージドファイル転送、ウェブフォーム、アプリケーションプログラミングインターフェース（API））におけるKiteworksの鍵暗号化アプローチの詳細を知りたい方は、環境に合わせたカスタムデモをスケジュールすることができます。

リスクとコンプライアンス用語集に戻る