Cipherの定義

暗号アルゴリズムとは

暗号アルゴリズムは、情報を判読できないデータへと変換する数学的な規則群です。正しい「鍵」（暗号鍵）を持つ人だけが元の可読な状態へ復元できる仕組みであり、暗号鍵は暗号化と復号の両方を制御する本質的な要素です。

暗号アルゴリズムは特殊なものではなく、実用的な数学手法です。金庫と鍵の関係に例えると、保存するデータは判読不能な文字列となり、対応する鍵だけが開錠し元に戻せます。用途ごとに、セキュリティとパフォーマンスのバランスを考慮して異なる暗号アルゴリズムが選ばれます。

Web3で暗号アルゴリズムが重要な理由

Web3のウォレット、ID管理、取引、通信はすべて、暗号アルゴリズムによって安全かつ信頼性の高い運用が実現されています。これらがなければ、秘密鍵の安全な生成や取引署名の検証、インターフェース間通信の盗聴防止は不可能です。

Web3ウォレットでは、秘密鍵が資産の「マスターキー」となり、公開鍵やアドレスがそこから導出されます。取引送信時は秘密鍵でデジタル署名を作成し、ネットワークバリデータは公開鍵で署名の正当性を検証しますが、秘密鍵自体は不要です。取引所やAPI連携ではTLSなどのトランスポート層暗号化により、アカウントログインや資産操作が盗聴から守られます。

暗号アルゴリズムの仕組み

暗号アルゴリズムは鍵の使い方が中心です。平文データを入力し、特定のアルゴリズムと鍵を選んで暗号文を生成します。認可された側では、同じまたは対応する鍵とアルゴリズムで暗号文を平文に戻します。

鍵の使い方によって、主に共通鍵暗号アルゴリズムと公開鍵暗号アルゴリズムに分かれます。共通鍵方式は暗号化と復号に同じ鍵を使い、大容量データ向きです。公開鍵方式は公開鍵と秘密鍵の2つを使い、本人認証や鍵交換、デジタル署名に適しています。詳細は後述します。

共通鍵暗号アルゴリズムとは

共通鍵暗号アルゴリズムは、暗号化と復号の両方に1つの鍵を使います。これは同じ鍵でドアを施錠・解錠するようなイメージです。最も普及している共通鍵アルゴリズムはAES（Advanced Encryption Standard）で、特にAES-256（256ビット鍵長）は総当たり攻撃への耐性が高いです。

共通鍵暗号はローカルファイルやデータベース、ネットワーク通信中のセッションデータなど、大量データの保護に適しています。ブラウザとサーバの通信では、TLSがまず安全なチャネルを確立し、その後AESなどの共通鍵アルゴリズムでデータストリームを暗号化し、速度と安全性を両立します。

公開鍵暗号アルゴリズムと公開鍵・秘密鍵とは

公開鍵暗号アルゴリズムは、公開鍵（public key）と秘密鍵（private key）のペアを使います。一方の鍵で暗号化したデータは、もう一方の鍵でのみ復号できます。公開鍵は誰でも使える配送先住所、秘密鍵は自宅の鍵のようなもので、他人と共有することはありません。

代表的な公開鍵アルゴリズムはRSAや楕円曲線暗号（ECC）です。Web3ウォレットではECCベースの署名アルゴリズム（例：ECDSA）が主流で、多くのブロックチェーンはsecp256k1曲線を用いて公開鍵・秘密鍵ペアを生成します。秘密鍵で取引署名を行い、公開鍵で秘密鍵による署名であることを検証できますが、秘密鍵自体は公開されません。

暗号アルゴリズムとハッシュアルゴリズムの違い

暗号アルゴリズムは可逆的で、正しい鍵があれば暗号文を平文に戻せます。ハッシュアルゴリズムは不可逆的で、任意の入力を一意な「指紋」に圧縮し、改ざん検知や整合性確認に使われます。

例えば、BitcoinではSHA-256がブロックや取引のハッシュに使われ、EthereumではKeccak-256がアドレスや取引ハッシュに使われます。ハッシュは元の入力を復号できませんが、データ改ざんの有無は検証可能です。暗号化とハッシュは併用されることが多く、まず暗号化でプライバシー保護し、次にハッシュで整合性を確保します。

ウォレットと取引での暗号アルゴリズムの活用

暗号アルゴリズムは、ウォレットの「鍵生成—取引署名—本人認証」プロセス全体に不可欠です。ブロックチェーンバリデータは秘密鍵にアクセスせず、公開鍵で取引認可を検証します。

取引やAPI通信では、暗号アルゴリズムが伝送路を保護します。Gateでのログインや注文、出金依頼時には、ブラウザやクライアントがTLSでサーバとセキュリティスイートを交渉し、共通鍵暗号（通常AES-256）でデータストリームを暗号化します。これにより、アカウント情報や指示が送信中に盗聴・改ざんされるのを防ぎます。

簡易的な流れ：

• クライアントが接続を開始し、サーバの正当性を検証（偽サイト接続防止）。
• 両者がセキュリティパラメータを交渉し、暗号化チャネルを確立。
• 以降の取引指示は暗号化チャネルで送信され、盗聴リスクが最小化されます。

暗号アルゴリズムと鍵長の選び方

暗号アルゴリズムの選定は、目的・標準・強度・実装の4つの観点から行います。

1. 目的を特定：大量データ保護なら共通鍵AES、認証や署名・鍵交換なら公開鍵RSAやECC。

2. 標準や業界慣行を優先：長年監査され広く使われているアルゴリズム（AES-256、RSA-2048以上、ECC secp256k1など）を選びます。

3. 鍵長の選択：共通鍵は256ビットが標準、RSAは最低2048ビット推奨。ECCは標準曲線上でRSAより短い鍵長で同等の安全性を持ち、性能も高いです。

4. 信頼できる実装ライブラリの利用：成熟した暗号ライブラリでセキュリティモードを有効化し、最新パッチを適用。独自実装は脆弱性の原因となるため避けてください。

2025年時点でも、主流ウォレットやブロックチェーンは署名にECDSA＋secp256k1、データ暗号化にTLS＋AESを採用する業界標準の組み合わせです。

暗号アルゴリズム利用時のリスク

主なリスクは人為的要因や実装不備にあります。アルゴリズム名だけで安全性は保証されません。実装の不備や鍵管理の弱さ、乱数不足は最強のアルゴリズムでも脆弱化します。

• 鍵漏洩：秘密鍵が漏れると資産は無防備です。シードフレーズや秘密鍵は安全に保管し、オフラインで暗号化してバックアップしてください。
• 乱数問題：署名や鍵生成には高品質な乱数が不可欠。乱数が弱いと秘密鍵が推測される恐れがあります。
• 旧式・弱いモード：古いアルゴリズムや安全性の低い運用は全体のセキュリティを損ないます。常にセキュリティ情報や更新を監視してください。
• サイドチャネル攻撃・実装バグ：ソフトウェアやハードウェアの欠陥による情報漏洩リスクがあるため、監査済みのライブラリやデバイスを利用しましょう。
• ソーシャルエンジニアリング・フィッシング：最強のアルゴリズムでも鍵を渡してしまえば無意味です。必ずドメインや証明書を確認し、信頼できない端末で操作しないでください。

資産保護には多層防御（Gateでの2段階認証、出金ホワイトリスト、出金確認など）を有効化し、重要な操作の前後には必ずアドレスやチェーンを慎重に確認してください。

暗号アルゴリズムの要点

暗号アルゴリズムは鍵で情報をロックし、認可された場合のみ復元できる数学的規則です。Web3ウォレットのセキュリティ、取引署名、安全な通信の基盤となります。共通鍵暗号は大容量データの保護に効率的、公開鍵暗号は公開鍵・秘密鍵による認証や認可に活用されます。両者はハッシュと連携し、機密性と整合性を両立します。ソリューション選定時は、オープン標準、成熟した実装、十分な鍵長、厳格な鍵管理を重視してください。安全なシステムは強固なアルゴリズム、信頼性の高い実装、慎重な運用が不可欠です。

FAQ

Base64エンコードは暗号アルゴリズムか？

Base64は暗号アルゴリズムではなく、エンコーディング方式です。データを誰でも復号できるテキスト形式へ変換するだけで、セキュリティ保護はありません。暗号アルゴリズムは鍵でデータをロックし、鍵がなければアクセスできません。

不可逆的な暗号アルゴリズムとは

不可逆的な暗号アルゴリズムは、元の内容を復号できない一方向関数です。代表例はハッシュアルゴリズム（SHA-256など）で、データ整合性確認用の指紋を生成します。これらはパスワード保存や取引検証に特に適しています。

暗号アルゴリズムはなぜ複雑なのか？原理を完全に理解する必要は？

数学の詳細をすべて理解する必要はありませんが、基本は把握しましょう。共通鍵暗号は1つの鍵で暗号化・復号（高速だが鍵共有が必要）、公開鍵暗号は公開鍵で暗号化し秘密鍵で復号（より安全だが速度は遅い）。Web3ウォレットでは公開鍵暗号で秘密鍵を守り、共通鍵暗号でデータ伝送を保護します。

暗号鍵の紛失・漏洩時は？

鍵を紛失すると暗号化データは永久に復元できません。鍵が漏洩した場合、暗号化情報はすべて盗難リスクに晒されます。Web3では秘密鍵の厳重な管理が不可欠です。誰にも共有せず、安全な場所に定期的にバックアップし、ハードウェアウォレットによる追加保護も検討してください。

Gateでの暗号アルゴリズムによる取引保護

Gateでは、API接続で公開鍵暗号による本人認証（なりすまし防止）、取引データの伝送に共通鍵暗号（盗聴防止）、ローカル保存された秘密鍵は暗号技術で保護され、Gateのサーバがそれらを見ることはありません。これらの仕組みにより、資産とプライバシーの両方が守られます。