対称暗号と非対称の暗号化の違いは何ですか？

暗号化の基礎を理解する

暗号化は、暗号通貨エコシステムにおける安全なコミュニケーションの基礎です。これにより、トランザクションがプライベートで本物であり、改ざん防止のままであることが保証されます。その中核では、暗号化はデータを保護するために数学的アルゴリズムに依存しています。この分野の2つの主要なモデルが支配しています：対称的な暗号化と非対称暗号化。どちらも、ブロックチェーンテクノロジー、ウォレットセキュリティ、およびトランザクション検証で重要な役割を果たします。それらの違いを理解することは、デジタル資産に従事する人にとって不可欠です。

対称暗号化が説明しました

対称暗号化は、暗号化と復号化の両方に単一の秘密キーを使用します。これは、送信者とレシーバーが安全に通信するために同じキーを所有している必要があることを意味します。このモデルのシンプルさにより、特に大量のデータを暗号化するために、高速かつ効率的になります。暗号通貨のコンテキストでは、対称暗号化は、ウォレットファイルの保護やローカルデータストレージの暗号化など、内部プロセスでよく使用されます。

このカテゴリの一般的なアルゴリズムには、AES（高度な暗号化標準）およびDES（データ暗号化標準）が含まれます。対称暗号化を効果的に使用するには：

• 強力でランダムな秘密のキーを生成します。
• 目的の受信者と安全にキーを共有します。
• キーを使用して、プレーンテキストメッセージを暗号化します。
• 暗号化されたメッセージを送信します。
• 受信者は同じキーを使用してメッセージを復号化します。

主な課題は、安全なキー分布にあります。送信中にキーが傍受されると、通信全体が侵害されます。この制限により、対称的な暗号化は、当事者が事前に確立された信頼を持たない可能性のあるインターネットなどのオープンネットワークにとって理想的ではありません。

非対称暗号化が説明した

パブリックキー暗号化とも呼ばれる非対称暗号化は、数学的にリンクされたキーのペアを使用しています：公開キーと秘密鍵。公開キーは自由に共有でき、メッセージを暗号化または署名の検証に使用できますが、秘密鍵は秘密のままで、メッセージを解読したり、デジタル署名を作成したりするために使用されます。

このモデルは、対称システムに固有の主要な分布問題を解決します。暗号通貨では、非対称の暗号化が基礎となっています。これにより、ユーザーは公開住所（公開鍵から派生した）を介して資金を受け取ることができ、秘密鍵を保持している所有者のみが取引を承認できるようにします。

重要なアルゴリズムには、 RSAおよび楕円曲線暗号化（ECC）が含まれます。 Bitcoinおよびイーサリアムは、キーペアを生成するためにSECP256K1曲線でECCを使用します。非対称暗号化を実装するには：

• 暗号化ライブラリを使用して、官民キーペアを生成します。
• 公開鍵を公然と配布します。
• その他は、公開キーを使用してメッセージを暗号化します。
• 秘密鍵でそれらのメッセージを復号化できます。

ブロックチェーントランザクションの重要なコンポーネントであるデジタル署名も、このシステムに依存しています。ユーザーは、秘密鍵でトランザクションに署名し、他のユーザーは対応する公開キーを使用してそれを確認します。

セキュリティとパフォーマンスの比較

対称性と非対称の暗号化を評価すると、パフォーマンスとセキュリティのトレードオフが明らかになります。対称暗号化は大幅に速く、計算能力が低いため、大きなデータセットを暗号化するのに適しています。ただし、共有された秘密への依存は、キーが公開された場合にリスクをもたらします。

対照的に、非対称の暗号化は、重要な分離を通じてセキュリティの強化を提供しますが、計算集中です。パブリックキーを使用して大きなメッセージを直接暗号化することは非効率的です。このため、ハイブリッドシステムが採用されることがよくあります。対称暗号化はデータを保護し、非対称暗号化は対称キーを安全に交換します。

たとえば、暗号通貨ウォレットまたは交換で使用される安全な通信プロトコル：

• 高速データ暗号化のために対称セッションキーが生成されます。
• このセッションキーは、受信者の公開キーを使用して暗号化されます。
• 暗号化されたデータと暗号化されたセッションキーが一緒に送信されます。
• 受信者は、秘密キーを使用してセッションキーを復号化します。
• セッションキーを使用して、実際のメッセージを復号化します。

このアプローチは、対称暗号化の速度と、非対称システムの安全なキー交換を組み合わせています。

暗号通貨ネットワークのアプリケーション

両方の暗号化モデルは、ブロックチェーン操作に深く埋め込まれています。ユーザーが暗号通貨ウォレットを作成すると、非対称の暗号化を使用して秘密鍵が生成されます。これから、公開鍵が導き出され、その後、ウォレットアドレスを生成するためにハッシュされます。この住所は、資金を受け取るために公開することができます。

ネットワーク上のすべてのトランザクションは、送信者の秘密鍵で署名され、信頼性と非和解を確保します。ネットワーク上のノードは、送信者の公開キーを使用して署名を検証し、機密情報を公開することなくトランザクションの正当性を確認します。

一方、対称暗号化は次のような分野で使用されます。

• AES-256を使用してユーザーのデバイスに保存されているウォレットファイルを暗号化します。
• 非対称の握手の後に対称的な暗号を使用するTLSを介したノード間の通信を確保します。
• パスワードベースの暗号化でバックアップフレーズまたはシードボールトを保護します。

これらのアプリケーションは、暗号通貨インフラストラクチャ内で両方のシステムが互いに補完する方法を強調しています。

主要な管理とベストプラクティス

両方のモデルで適切なキー管理が重要です。対称的な暗号化の場合、シークレットキーは、理想的にはハードウェアセキュリティモジュール（HSM）または暗号化されたストレージを使用して、安全に保存する必要があります。無担保チャネルでキーを送信しないでください。

非対称の暗号化の場合、秘密鍵を決して露出してはなりません。ベストプラクティスには次のものがあります。

• ハードウェアウォレットにプライベートキーを保管したり、エンクレーブを安全に保管したりします。
• インターネットに接続されたデバイスでのデジタルコピーの回避。
• 複数のキーに制御を配布するために、マルチシグネチャスキームを使用します。
• 暗号化資料へのアクセスを定期的に監査します。

非対称システムでの秘密鍵の喪失は、関連する資金への永続的なアクセスの損失を意味します。これは、人為的誤りによる暗号通貨の一般的な問題です。

よくある質問

対称暗号化は、暗号通貨のデジタル署名に使用できますか？いいえ、対称的な暗号化はデジタル署名には使用できません。デジタル署名には、非対称システムでのみ可能なプライベートキーと公開鍵の間の数学的関係が必要です。対称的な方法には、秘密の鍵を明らかにすることなく所有権を証明するメカニズムがありません。

Bitcoinのような暗号通貨は、RSAの代わりに楕円曲線暗号化を使用するのはなぜですか？楕円曲線暗号化（ECC）は、キーサイズがはるかに小さく、RSAに同等のセキュリティを提供します。 256ビットECCキーは、3072ビットRSAキーに対して同様の保護を提供し、帯域幅と処理能力が限られている分散型ネットワークのために、ストレージと計算の観点からECCをより効率的にします。

非対称暗号化の公開鍵から秘密鍵を導き出すことは可能ですか？いいえ、 ECCまたはRSAで使用されている一方向関数の数学的特性のために、公開鍵から秘密鍵を導き出すことは計算的に実行不可能です。このセキュリティは、楕円曲線離散対数問題などの問題に依存しています。

2人が暗号通貨システムで同じ秘密鍵を生成するとどうなりますか？同じ256ビットの秘密鍵を生成する確率は、天文学的に低く、宝くじに複数回連続して勝つことができます。それが起こった場合、両方の個人が同じ資金にアクセスできます。ただし、暗号化乱数ジェネレーターの設計により、このシナリオは実際には事実上不可能になります。