情報セキュリティ 第 9 回 :2007 年 6 月 15 日 ( 金 )

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1 情報セキュリティ 第 9 回 :2007 年 6 月 15 日 ( 金 )

2 本日学ぶこと 信頼される第三者 を用いないセキュリティ Diffie-Hellman 鍵交換 PGP,GnuPG Diffie-Hellman 鍵交換により, 認証局なしに鍵となる値を共有できる. ただし man-in-the-middle 攻撃に弱い. PGP では, 誰をどの程度信頼するかは各ユーザが設定する. 2

3 Diffie-Hellman 鍵交換 Whitfield DiffieとMartin Hellmanが1976 年に考案した, 二者間で秘密の数値を共有するプロトコル RSA 暗号アルゴリズムの発表 (1978 年 ) よりも早い 一人で実行する手順はアルゴリズム 二人以上で実行する手順はプロトコル 鍵交換 と書かれるが, 直接鍵を交換してはいない. 鍵の手掛かりとなる情報を交換することで, 鍵 ( 秘密の数値 ) を求める. 頭文字をとって DH, DH 方式 などとも呼ばれる. 3

4 Diffie-Hellman 鍵交換の処理と通信 Alice G A % P Bob G B % P 公開値の計算 公開値の交換 公開値の計算 乱数 A 乱数 B 共有鍵の計算 共有鍵の計算 G AB % P 共有する値 G AB % P 図の出典 : 暗号技術入門 秘密の国のアリス p.281 を改変 4

5 Diffie-Hellman 鍵交換の数学的背景 公開情報 : 素数 P, 生成元 G Aliceが秘密に持つ情報 :A Bobが秘密に持つ情報 :B Alice Bob:G A % P Bob Alice:G B % P Aliceの鍵生成 :(G B % P) A % P = G AB % P Bobの鍵生成 :(G A % P) B % P = G AB % P GはPに依存する. Gは必ずしも素数ではない. Alice と Bob の処理は, 乱数生成 べき剰余のみなので, 高速 P,G,G A % P,G B % P を盗聴しても, そこから A や B を得ることはできない ( 離散対数問題を解くことと等価 ) なので安全であると言える. 5

6 man-in in-the-middle 攻撃 カレーライスください ハヤシライスお願いします 客 ( 悪意ある ) ウエイター 料理人 カレーライスどうぞ ハヤシライスできたよ 6

7 Diffie-Hellman 鍵交換に man-in in-the-middle 攻撃を適用すると (1) Alice Mallory Bob G A % P 公開値の交換 G M % P 公開値の交換 G B % P 公開値の計算 公開値の計算 公開値の計算 乱数 A 乱数 M 乱数 B 共有鍵の計算 共有鍵の計算 共有鍵の計算 G AM % P 共有 G AM % P G BM % P 共有 G BM % P 7

8 Diffie-Hellman 鍵交換に Man-in in-the-middle 攻撃を適用すると (2) 公開情報 : 素数 P, 生成元 G Alice,Bob,Malloryが秘密に持つ情報 :A, B, M [Alice] G A % P [Mallory] G M % P [Bob] [Bob] G B % P [Mallory] G M % P [Alice] Aliceの鍵生成 :(G M % P) A % P = G AM % P Bobの鍵生成 :(G M % P) B % P = G BM % P Malloryの鍵生成 1:(G A % P) M % P = G AM % P Malloryの鍵生成 2:(G B % P) M % P = G BM % P 8

9 Diffie-Hellman 鍵交換に man-in in-the-middle 攻撃を適用すると (3) Alice と Mallory は G AM % P を共有し, Bob と Mallory は G BM % P を共有する. Alice と Bob の間では情報を共有していないが, Alice は,Bob と G AM % P を共有していると思っている. Alice が,G AM % P を鍵として暗号文を作り,Bob に送ったら, Mallory はそれを受け取って G AM % P で復号し, G BM % P で暗号化したものを Bob に渡す. Alice と Bob の間で秘密にしたい通信内容が,Mallory にも知れてしまう! α E(G AM %P,α) E(G BM %P,α) α Alice Mallory Bob α 9

10 Diffie-Hellman 鍵交換の補足 実用化されている Diffie-Hellman 鍵交換に基づく情報共有法 では,man-in-the-middle 攻撃の問題に対応している. 10

11 PGP とは Pretty Good Privacy( たいへんよいプライバシー ) の略 Philip Zimmermann が開発した暗号化ソフトウェア できること メールやファイルの暗号化と復号 ハイブリッド暗号 対称暗号 メールやファイルのディジタル署名とその検証 公開鍵, プライベート鍵の管理 通信の暗号化はできない SSH, SSL GnuPG (Gnu Privacy Guard) は,OpenPGP という仕様に基づいて作成されたフリーソフトウェア 11

12 PGP の鍵リング (key( ring) 各利用者が鍵を管理 それぞれの鍵は, 作成者も鍵長も暗号アルゴリズムも様々 だれでも生成可能 GnuPGでは,~/.gnupg 以下のファイル 12

13 GnuPG で行う操作 (1) 自分の鍵 ( 公開鍵 & プライベート鍵 ) 鍵ペア生成破棄証明書の作成公開鍵暗号による復号 署名 ( ファイル, 他人の鍵 ) 他人の鍵 ( 公開鍵 ) インポート署名信頼度設定公開鍵暗号による暗号化署名の検証 13

14 GnuPG で行う操作 (2) 鍵リング 鍵の書き出し ( テキスト化 ) その他 鍵のインポート 削除鍵一覧 fingerprint 公開鍵サーバへ鍵を送受信 公開鍵サーバで鍵の検索 対称暗号による暗号化と復号 ( 鍵としてパスフレーズを与える ) 14

15 PGP のインポート (import( import) 鍵を鍵リングに取り込むこと 主に他人の公開鍵 自分の鍵 ( 公開鍵 & プライベート鍵 ) は, 鍵ペア生成で自動的にインポートされる 破棄証明書をインポートすることも 鍵の入手方法は 本人, または信頼できる人からファイルでインターネットで, 公開鍵サーバ (keyserver) から インポートの後は? まず 1 正当性を確認,2 自分の鍵で署名,3 信頼度設定 そうすれば, 暗号化や, 署名の検証ができる. 15

16 公開鍵をインポートしたら 他人の公開鍵をインポートしただけでは その鍵が正当なものかわからない. その鍵で暗号化 署名の検証などをしてはいけない. 正当性の確認 : 所有する鍵の fingerprint( 指紋 ) を求め, 別に公開されている fingerprint と照合する. Takehiko Murakawa <takehiko@sys.wakayama-u.ac.jp> (ID: 3A423EBE) の fingerprint は 564B 8D8E C58A 0D F3E9 0D23 DE18 3A42 3EBE 自分のプライベート鍵で 鍵に署名 をつけると, 自分はその鍵を信頼したことになる. 信頼度 ( 所有者信頼 ) は, 第三者がその鍵を信頼するための情報 信頼度情報を, 公開鍵サーバに送ることができる. 16

17 鍵の破棄 鍵リングから鍵を削除するコマンドを実行する 自分の鍵は? 鍵ペア生成後すぐ, 破棄証明書を作成しておく 不要になったほかに, 漏洩 (compromise) の疑惑があれば, 破棄証明書を鍵束にインポートしたのち, 公開鍵サーバに送信すればよい. ( 鍵リングからの削除はしないほうがよい.) 17

18 PGP の処理 ~ 鍵生成 暗号化方式, ビット長, 鍵の有効期間, 名前, メールアドレス, パスフレーズ (2 回 ) を入力する. 鍵ペアと鍵 ID は, 乱数を用いて生成される. マウスを動かしていると, より良質の乱数ができる. 18

19 PGP の処理 ~ 公開鍵暗号で暗号化 ハイブリッド暗号 ( 前回授業 ) を行う. メッセージを直接暗号化するための鍵 ( セッション鍵 ) を生成する. メッセージは暗号化の前に圧縮する. メールで送る場合, 最後にバイナリデータをテキスト化 (Armor) する. 19

20 が行われる PGP の処理 ~ 公開鍵暗号で復号 ハイブリッド暗号の逆順となる. 復号鍵は, 計算機内では対称暗号で暗号化して保存されている. これを利用可能にするため, ユーザがパスフレーズを入力する. したがって,1 回の復号の中に, 復号鍵を取り出すための復号 ( 対称暗号 ) セッション鍵を取り出すための復号 ( 公開鍵暗号 ) メッセージを取り出すための復号 ( 対称暗号 ). 20

21 PGP の処理 ~ 対称暗号で暗号化 復号 暗号化 復号したいファイル名を入力に与える. 実行中にパスフレーズを入力する. 暗号化では 2 回, 復号では 1 回 鍵生成時や, 公開鍵暗号での復号時に入力する値とは異なる. そもそも, 鍵生成や鍵のインポートをしなくても, 対称暗号は使用可能 21

22 PGP を手っ取り早く使いたいなら Windows Linux GnuPG Win32 版 + WinPT gpg コマンド メールクライアント Firefox + FireGPG + GMail Thunderbird + enigmail 22

23 PGP で暗号化メールを送ってみたい人へ メールを Takehiko Murakawa (ID: 3A423EBE) の鍵で暗号化して送ってかまいません. うまく復号できたら, その内容に返信します. 復号できなかったら, その旨返信します. ディジタル署名はつけないでください. 第 2 回レポートの答案を暗号化して送らないでください. 23