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- 3. 3 背景 電子メールの利点 ◦ 簡単にテキストが送れる ◦ ファイルの添付ができる 電子メールの危険 ◦ なりすまし ◦ 漏洩 ◦ 改ざん ◦ 標的型攻撃
- 4. 4 背景(標的型攻撃) 標的型攻撃による被害が増えている ◦ 関係者や知り合いを装い(なりすまし)、メールに添付されている ファイルに潜むマルウェアで、 特定の組織や個人の内部システム を攻撃すること 表1.情報セキュリティ10大脅威2019「個人」および「組織」向けの脅威の順位[1] [1]土屋正ら，情報セキュリティ 10大脅威 2019，局面ごとにセキュリティ対策 の最善手を，IPA，2019
- 5. 5 背景(標的型攻撃) 標的型攻撃による被害が増えている ◦ 関係者や知り合いを装い(なりすまし)、メールに添付されている ファイルに潜むマルウェアで、 特定の組織や個人の内部システム を攻撃すること ◦ 「組織」向け脅威第1位である[1] 対策 ◦ ファイル添付の禁止 →仕事に影響が出る ◦ 標的型メール対応訓練 →個人によって判断される ◦ 電子署名(S/MIME) [1]土屋正ら，情報セキュリティ 10大脅威 2019，局面ごとにセキュリティ対策 の最善手を，IPA，2019
- 6. 6 背景(電子署名) 電子署名 基礎知識 ◦ 認証局から発行される「電子証明書」を用いて、なりすまし の防止や情報の改ざんを防止する技術のこと ◦ 電子署名の付与が本人承認の証明になる 可能なこと ◦ データの誤り・改ざんの検知 ◦ 送信者の認証
- 7. 7 背景(電子署名) 署名生成・署名検証 署名生成 ◦ メッセージにハッシュ関数を用いて固定長の数値であるハッシュ 値に変換する ◦ 送信者は自身の秘密鍵を用いて、メッセージのハッシュ値を使っ て署名を生成し、メッセージと署名，および電子証明書(これらをま とめて署名付きメッセージという)を受信者に送る 署名検証 ◦ メッセージと署名,および電子証明書を受け取ったユーザ（検証 者）は、これらを入力して検証アルゴリズムを実行する事で署名付 きメッセージが正しいかどうかを検証することができる ◦ 通らなかった場合は、メッセージと署名、電子証明書のいくつか、 または全てが不正
- 8. 8 背景(電子署名)
- 10. 10 2013年には内閣官房や総務省からS/MIMEの普及を提 唱した[2] →実際には普及していない 原因 ◦ 年間にかかる費用が高い(認証サービスを年間契約) ◦ 暗号化されたメールのマルウェアのチェックが難しい ◦ 導入や運用の手間やコストがかかる ◦ 送信者と受信者の両方がS/MIMEに対応している必要 がある 先行開発(S/MIME) [2]辻井重男，標的型サイバー攻撃から日本と組織を守ろう 組織間連携によるS/MIMEの 普及，中央大学 研究開発機構，2016
- 12. 12 IDベース暗号(IBE) IDベース暗号(ID-Based Encryption)とは ◦ IDを公開鍵とした公開鍵暗号方式[3] →メールアドレス等を公開鍵とすることができる ◦ 暗号化手法は双線形ペアリングが主に用いられる [３] 光成滋生，クラウドを支えるこれからの暗号技術，秀和システム，2019
- 13. 13 IDベース暗号(IBE) 従来の電子署名の手順 ハッシュ化 公開鍵で 署名検証 ハッシュ化 一致するか 比較 認証局 送信者 受信者 公開鍵を 登録 公開鍵の 有効性を 確認 秘密鍵で 署名生成
- 14. 14 IDベース暗号(IBE) IDベース電子署名の手順 ハッシュ化 秘密鍵で 署名生成 公開鍵で 署名検証 ハッシュ化 一致するか 比較 認証局 不要 送信者 受信者 公開鍵は 送信者のID
- 15. 15 IDベース暗号(IBE) 鍵生成局で秘密鍵を生成 Alice 鍵生成局 (マスター鍵) IDを鍵生成局に渡す Aliceの秘密鍵 受け取ったIDとマスター鍵 で Aliceの秘密鍵を生成する
- 16. 16 IDベース暗号(IBE) 従来の公開鍵暗号方式との比較 従来の公開鍵暗号方式 IDベース暗号 鍵生成方法 乱数, RSA ID, 双線形ペアリング 公開鍵証明書 必要 不要 認証局 必要 不要 鍵生成局 不要 必要
- 18. 18 実験 目的 ◦ IDベース暗号の正当性・安全性を検証する するべきこと ◦ IDから秘密鍵を生成 正当性の証明 ◦ 同一の秘密鍵が生成されないかの確認 ◦ 暗号化前と復号後でメッセージが一致することの確認 ◦ 署名生成および署名検証 安全性の証明 ◦ なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不 一致の確認
- 19. 19 実験 目的 ◦ IDベース暗号の正当性・安全性を検証する するべきこと ◦ IDから秘密鍵を生成 正当性の証明 ◦ 同一の秘密鍵が生成されないかの確認 ◦ 暗号化前と復号後でメッセージが一致することの確認 ◦ 署名生成および署名検証 安全性の証明 ◦ なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不 一致の確認
- 20. 20 実験(秘密鍵の生成) ・bXXXX@FUN.ac.jpのような架空の1000人分のIDを用い る。 ・学内メールシステムを想定したアドレスを用いて、秘密 鍵を生成する。 図 IDから秘密鍵を生成した様子[4] [4] 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 21. 21 実験 目的 ◦ IDベース暗号の正当性・安全性を検証する するべきこと ◦ IDから秘密鍵を生成 正当性の証明 ◦ 同一の秘密鍵が生成されないかの確認 ◦ 暗号化前と復号後でメッセージが一致することの確認 ◦ 署名生成および署名検証 安全性の証明 ◦ なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不 一致の確認
- 22. 22 実験(鍵の非衝突性の確認) ・生成した秘密鍵1000ID分を確認し、同一の鍵が無いこ とを証明した。 図 IDと秘密鍵の対照表の一部[4] [4] 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 23. 23 実験 目的 ◦ IDベース暗号の正当性・安全性を検証する するべきこと ◦ IDから秘密鍵を生成 正当性の証明 ◦ 同一の秘密鍵が生成されないかの確認 ◦ 暗号化前と復号後でメッセージが一致することの確認 ◦ 署名生成および署名検証 安全性の証明 ◦ なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不 一致の確認
- 24. 24 実験(暗号化と復号) ・生成した秘密鍵を用いて平文を暗号化する。 ・暗号化したデータを公開鍵を用いて復号する。 ・復号したデータが暗号化前のデータと一致するか確認 する。 図 平文と復号後のデータの比較[4] [4] 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 25. 25 実験 目的 ◦ IDベース暗号の正当性・安全性を検証する するべきこと ◦ IDから秘密鍵を生成 正当性の証明 ◦ 同一の秘密鍵が生成されないかの確認 ◦ 暗号化前と復号後でメッセージが一致することの確認 ◦ 署名生成および署名検証 安全性の証明 ◦ なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不 一致の確認
- 26. 26 実験(署名生成と署名検証) ・生成した秘密鍵を用いてメッセージに署名を行う。 ・署名検証が正しく行われるかの確認を行う。 ・今回は”ABC”という文字列に対して署名を行った。 図 秘密鍵を用いた署名と公開鍵を用いた署名の比較[4] [4] 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 27. 27 実験 目的 ◦ IDベース暗号の正当性・安全性を検証する するべきこと ◦ IDから秘密鍵を生成 正当性の証明 ◦ 同一の秘密鍵が生成されないかの確認 ◦ 暗号化前と復号後でメッセージが一致することの確認 ◦ 署名生成および署名検証 安全性の証明 ◦ なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不 一致の確認
- 28. 28 実験(なりすましの検知) ・先程と同様の条件で署名生成と検証を行う。 ・第三者の公開鍵を用いて署名を生成する。 ・2つの署名の比較を行う。 図 なりすましによる署名の不一致[4] [4] 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 29. 29 ・先程と同様の条件で署名生成と検証を行う。 ・メッセージに対して改ざんを行う。 ・改ざん後の署名生成を行い、改ざん前の署名と比較す る。 ・改ざんメッセージは”fake_ABC“とする。 図 メッセージの署名と改ざんされたメッセージの署名の比較[4] 実験(メッセージ改ざんの検知) [4] 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 30. 30 実験結果 正当性の証明 秘密鍵の非衝突性 秘密鍵の衝突が見られなかった 暗号化前・復号後のメッセージの一致 全ての暗号化前と復号後のメッセージが一致していた 署名生成および署名検証 生成された署名と署名検証用の署名が一致していた 安全性の証明 なりすましやメッセージの改ざんによる署名検証の不一致 なりすましや改ざんによる署名生成は、署名検証が通らなかった
- 31. 31 今後の展望 IDベース暗号によって電子署名が普及し、 標的型攻撃を軽減することが出来る 学内のメールシステムに運用 ◦ 署名生成および署名検証 ◦ 学生証に秘密鍵を埋め込む ◦ 秘密鍵を読み取るカードリーダの設計
- 32. 参考文献 32 1 土屋正ら，情報セキュリティ 10大脅威 2019，局面ごとにセ キュリティ対策の最善手を，IPA，2019 2 辻井重男，標的型サイバー攻撃から日本と組織を守ろう 組織 間連携によるS/MIMEの普及，中央大学 研究開発機構，2016 3 光成滋生，クラウドを支えるこれからの暗号技術，秀和システム， 2019 4 三浦幸泰, IDベース暗号の学内向けメールシステムの鍵生成, 公立はこだて未来大学卒業論文, 2020
- 33. 付録 メール送受信の例(IDベース暗号) 33 公開鍵証明書 Alice の 秘 密鍵 Alice の 公 開鍵 Alice@fun.ac. jp Bob メール送信者 鍵生成局 Alice メール受信者 認証局 暗号化 復号 Eve 第三者 不要 漏洩防止 Alice@fun.ac.jp