公開鍵暗号方式をおばあちゃんに説明してみる……

※本稿には正しい認識からずれた部分があります。コメント欄で紹介されている記事を参考にして、正しく理解していきましょう。

今回は「公開鍵暗号方式」について書いてみたいと思います。

公開鍵暗号方式……

WEBサイトでよく利用されるSSLサーバ証明書やメールの署名/暗号化で利用されるS/MIMEやPGP等、調べればいくらでも情報はヒットするし、初心者向けの解説も多数。

でもいまひとつ自分にしっくりくるものがなくて、一度自分が説明できる範囲でまとめてみました。
メールやファイルの受け渡しが説明しやすそうです。

公開鍵暗号方式でなにができるのか

よく言われるのが「暗号化」と「署名」です。

• 署名
  自分が書いたものであり、他の誰かに偽装や加工されていないことの証明を受け手が確認できる。

• 暗号化
  受け手のみが内容を知ることができる。

魔法のカラクリ

この「自分が作った(送った)証明」や「受け手だけが読める」ための仕組みを構成するために、ペアとなる二種類の鍵を用意します。

• 自分だけが持つ鍵(秘密鍵/私有鍵)
• 友人知人連絡先にばら撒く鍵(公開鍵)

自分だけが持つ秘密鍵は例えば左にだけ回せる鍵。右には回せない。
不特定の相手に配る公開鍵は右にだけ回せる鍵。左には回せない。
そして、それぞれ90°回転させることができる。

この鍵を動かせる範囲は以下のようなイメージです。

いずれも③は回せない位置なので、「あぁ、回せないのね……」と思っていただければ。

そして、①同士、②同士で鍵閉め、鍵開けの流れが成立します。

①で、Aさんが鍵をかけたものは、Aさんから貰った鍵(公開鍵)で誰もが開錠することができます。
この鍵で開くということは「Aさんが鍵をかけた後、他者に改変されていない」ことを意味します。
誰でも開錠(復元)できることで、暗号化としての意味はありませんが、偽装や改変されていない証明になります。

②では、Aさんだけに見てもらいたいデータを(誰もが)Aさんの公開鍵で鍵閉めをすることで、Aさんの秘密鍵でしか開くことができない状態にできます。
秘密鍵を持つAさんだけが鍵を開けることができます。

一方通行

今回、Aさんの鍵ペアを用いて説明しました。
ここでは以下2点が利用できます。

1. Aさんの秘密鍵で鍵閉め、公開鍵で鍵開け 　……　Aさんからのデータで、偽装や改変されていない証明
2. Aさんの公開鍵で鍵閉め、Aさんが秘密鍵で鍵開け 　……　Aさんだけが内容を確認できる

逆に AさんがBさんだけに伝えたい、Bさん以外に見られたくない内容がある場合、AさんはBさんの公開鍵を入手する必要があります。Bさんだけが持てる鍵(秘密鍵)も必要で、Bさんも自身の鍵ペアを用意しておかないといけません。

まとめ

繰り返しのようになりますが、

1. 自分が送ったデータが偽装、改変されていないことを証明(受け手が確認)するためには、自分の秘密鍵(鍵ペア)が必要
2. 相手だけに伝えたい内容がある場合には、相手の公開鍵が必要
   ということになります。
   自分が何かするだけで相手だけに伝わる暗号化ができるわけではないので、なかなか一般的になってこないのかなと思います。

おばあちゃんに伝わるかな。
「コンピューターおばあちゃん (by コスミック・インベンション)」ならわかってくれるはず……

最後に

本稿執筆後改めて検索してみたらありました！同じ考え方の記事が。
今まで見つけられなかったのに……
こちらも参考にしていただければと思います。
https://blog.vrypan.net/2013/08/28/public-key-cryptography-for-non-geeks/
https://www.cloudflare.com/ja-jp/learning/ssl/how-does-public-key-encryption-work/

以上、自転車の鍵開けならちょっと得意な m//t でした。