Cipherの定義

暗号アルゴリズムとは

暗号アルゴリズムは、情報を第三者が読めない「暗号文」に変換し、認可された人だけが「平文」に戻せるようにする規則の集合です。「鍵」と呼ばれる要素が不可欠で、鍵を持つ者だけがデータの復号や本人確認を行えます。

共通鍵暗号は暗号化と復号に同じ鍵を使うため、信頼できる相手間の高速かつ安全なデータ保存や通信に適しています。公開鍵暗号は公開鍵（誰でも利用可能）と秘密鍵（秘密に保管）のペアを用います。他者は公開鍵でデータの暗号化や署名の検証ができ、本人は秘密鍵で復号や署名を行います。ハッシュ化はデータに固有の「指紋」を付与し、任意の長さの内容を元に戻せない固定長のダイジェストに圧縮します。

暗号アルゴリズムの仕組み

暗号アルゴリズムの本質は、推測困難な鍵と再現可能な手順で、情報を正しい鍵でのみ復元できる形に変換することです。

ステップ1：鍵の生成。高品質な乱数で鍵を生成しなければ、予測や攻撃のリスクが高まります。

ステップ2：暗号化または署名。共通鍵暗号は同じ鍵で平文を暗号文に変換します。公開鍵暗号は公開鍵で暗号化、または秘密鍵で署名（メッセージへの同意証明）を生成します。

ステップ3：伝送または保存。暗号文や署名は元データとともに送信または保存します。

ステップ4：復号または検証。共通鍵を持つ人が復号し、公開鍵を持つ人は署名が対応する秘密鍵で生成されたことを検証できます。

ハッシュ化は一方向のみで、同じ入力からは必ず同じダイジェストが生成されますが、ダイジェストから元の内容を再現することはできません。また、異なる入力から同じダイジェストが得られることは理論上ありません。

Web3での暗号アルゴリズムの活用

暗号アルゴリズムはWeb3で、アイデンティティの保護、トランザクションの正当性確保、信頼できるデータ構造の維持という3つの役割を果たします。

アイデンティティでは、ウォレットアドレスが公開鍵から生成され、秘密鍵は「マスターキー」として機能します。秘密鍵の保有者だけが資産を管理でき、暗号技術によって本人だけが有効なトランザクションを発行できます。

トランザクションでは、デジタル署名により、ブロックチェーンノードは秘密鍵を公開せずに承認を検証できます。EthereumやBitcoinは主にECDSAを、SolanaはEd25519を利用します。

データ構造では、ブロックチェーンがハッシュでブロックを連結し、内容が変化すればハッシュも変わるため、ネットワークは改ざんを検知・拒否できます。

共通鍵暗号と公開鍵暗号の違い

共通鍵暗号は「1つの共有鍵」で高速かつ効率的です。ローカルバックアップやチーム内ファイル暗号化に適しますが、関係者が増えると鍵管理が難しくなります。

公開鍵暗号は「公開鍵/秘密鍵ペア」を使い、公開鍵は開示、秘密鍵は厳重管理します。オープンなネットワークでの認証や署名に最適で、誰でも公開鍵で署名を検証できるためWeb3に不可欠です。共通鍵暗号より処理速度は劣りますが、セキュリティ上重要です。

一般的には、大容量データの暗号化に共通鍵暗号を使い、共通鍵の安全なやり取りに公開鍵暗号を利用することで、セキュリティと効率を両立します。

ハッシュアルゴリズムのブロックチェーンでの役割

ハッシュアルゴリズムは「データの指紋」として、改ざん検知や構造の連結を高速に行います。不可逆的で、秘密保持ではなく完全性や一貫性の検証を主目的とします。

BitcoinはSHA-256をブロックやPoWの中核ハッシュとして使用し、EthereumはKeccak-256（SHA-3とは異なるバリアント）をアドレス生成やデータ検証に使います。トランザクションバッチには「Merkleツリー」(詳細はこちら)を利用し、最上位の「Merkle root」だけでバッチ全体を検証できます。

ウォレット・アドレス・デジタル署名での暗号アルゴリズム活用

ウォレットはまず秘密鍵を生成し、そこから公開鍵を導出します。アドレスは通常、公開鍵をハッシュ化またはエンコードした短い識別子です。秘密鍵は厳重に保管し、決して他人と共有しません。

デジタル署名の流れ：

ステップ1：秘密鍵でトランザクションデータに署名し、「証明」を生成します。

ステップ2：誰でも公開鍵で、その証明が本当にあなたの秘密鍵で生成されたこと、データが改ざんされていないことを検証できます。

ステップ3：ブロックチェーンノードが検証を通じてトランザクションを承認または拒否し、許可された人だけが資産を使えるようにします。

代表的な署名方式はECDSAやEd25519です。数学的仕組みは異なりますが、いずれも所有証明と改ざん防止が目的です。

Gateでの暗号アルゴリズム活用

Gateのプラットフォームでは、暗号アルゴリズムが多層的に基盤となっています。

通信レイヤーでは、ブラウザとサーバーがHTTPS暗号化を用い、ログイン情報や操作の盗聴を防ぎます。HTTPSは共通鍵暗号と公開鍵暗号を組み合わせて安全な鍵交換を実現します。

APIレイヤーでは、APIキーとそのシークレット部分を安全に管理する必要があります。各APIリクエストには署名が付与され、サーバーは正当性と完全性を検証します。

オンチェーン資産では、出金やセルフカストディウォレット利用時にウォレットの秘密鍵でトランザクションに署名し、ネットワークは公開鍵で検証・記録します。この一連の流れは公開鍵暗号とハッシュ検証に基づきます。

アルゴリズム選定・鍵管理時のリスク

アルゴリズムの成熟度、鍵長、乱数の品質、安全な保管に注意が必要です。どれかを疎かにするとセキュリティが損なわれます。

ステップ1：広く監査され確立された暗号アルゴリズムを選び、独自やマイナーな方式は避けましょう。

ステップ2：十分な長さの鍵や安全なパラメータを使い、古い設定（短い鍵など）は避けます。

ステップ3：信頼できる乱数生成器を使いましょう。乱数が低品質だと鍵が予測されやすくなります。

ステップ4：秘密鍵は可能な限りオフラインで保管し、クラウドやチャットアプリに平文で保存せず、ハードウェアウォレットやセキュリティモジュールを活用します。

ステップ5：マルチシグやしきい値方式（複数人やデバイスで承認）を導入し、単一障害点を減らします。

リスク警告：最強のアルゴリズムでもフィッシングやマルウェア、ソーシャルエンジニアリング攻撃は防げません。常にURLを確認し、二要素認証を有効化し、全ての承認を慎重に行いましょう。

2025年の暗号技術の動向と革新

2025年も主要なパブリックブロックチェーンはECDSAやEd25519をデジタル署名に、SHA-256やKeccak-256をハッシュ関数として利用します。しきい値署名やMPC（マルチパーティ計算）はウォレットや機関向けカストディで普及が進んでいます。

アカウント抽象化により署名戦略が柔軟化し、カスタム権限やリカバリールールの設定が可能になっています。耐量子暗号の標準化も進行中で、実証導入が始まっていますが、パブリックブロックチェーンでの広範な採用には時間とエコシステムの発展が必要です。

暗号アルゴリズムの要点

暗号アルゴリズムはWeb3の基盤です。共通鍵暗号は効率的な機密保持、公開鍵暗号はアイデンティティやデジタル署名の保護、ハッシュはデータ完全性やブロックチェーン構造の連結を担います。ウォレットは秘密鍵で署名し、ネットワークは公開鍵で検証、ブロックはハッシュで連結され、取引所は通信を暗号化します。堅牢なアルゴリズム選定、強力なパラメータ、乱数の確保、秘密鍵の安全管理、マルチシグ導入、ハードウェアウォレット活用がリスクを低減します。2025年も主流方式は継続しつつ、しきい値署名やアカウント抽象化の普及、耐量子暗号の進展が続きます。

FAQ

Base64エンコーディング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。バイナリデータをテキスト形式に変換するだけで、誰でも容易に復号でき、セキュリティ機能はありません。AESやRSAなどの本来の暗号アルゴリズムは鍵を使い、認可された者だけがデータを読めるように変換します。

SHA-256は共通鍵暗号か？

SHA-256はハッシュアルゴリズムであり、共通鍵暗号でも公開鍵暗号でもありません。任意長のデータを256ビットの固定長ダイジェストに変換し、元に戻すことはできません。主にデータ完全性の検証やウォレットアドレス生成に使われます。共通鍵暗号（AESなど）は暗号化と復号の両方に鍵が必要です。

秘密鍵を最も安全に守る方法は？

秘密鍵は通常、AES-256共通鍵暗号と強力なパスワード、ランダムなソルト値で保護します。Gateのウォレットでは秘密鍵が端末やバックアップストレージで暗号化されます。さらに、ハードウェアウォレット（コールドウォレット）の利用によって秘密鍵をインターネット接続端末から隔離することが強く推奨されます。

鍵を紛失した場合、データの復元は可能か？

暗号鍵を失うと、AES-256など強力なアルゴリズムで保護されたデータは事実上復元できません。そのため、Gateのようなプラットフォームではシードフレーズ・秘密鍵・ログイン情報の厳重なバックアップが必須です。複数の安全な場所にオフラインバックアップを作成し、これらを紛失すると資産へのアクセスも永久に失われます。

鍵長は長いほど良いのか？

鍵長が長いほどセキュリティは高まりますが、実用性とのバランスが重要です。AES-128でも十分強力で、AES-256はさらに高い安全性を持ちます。RSAは2,048ビット以上が推奨されます。過度に長い鍵は性能に影響する場合があり、AES-256やRSA-2048といった業界標準でほとんどのニーズに対応できます。