デジタル署名で使用されるアルゴリズムとは？

今日のデジタル時代において、セキュリティ、認証、データの完全性は、企業、政府、個人のユーザーにとって共通の重要な関心事です。デジタル署名は、デジタル情報の信頼性と完全性を維持するための信頼性の高い方法です。しかし、すべてのデジタル署名の背後には、特定の暗号アルゴリズムが機能しています。この記事では、デジタル署名で使用されるアルゴリズム、その仕組み、および各業界で一般的なタイプ、特に「グローバルおよび国内商取引電子署名法」（ESIGN Act）やEUの「電子IDおよびトラストサービスに関する規則」（eIDAS規則）などの地域規制に準拠した背景について説明します。

デジタル署名とは？

デジタル署名とは、デジタルメッセージ、ソフトウェア、またはファイルの信頼性と完全性を検証するために使用される暗号化技術です。手書きの署名や印鑑に似ていますが、セキュリティが向上しています。デジタル署名は、次の3つの主要なセキュリティ保証を提供します。

1. 認証 - 署名者の身元を検証します。
2. 完全性 - メッセージが改ざんされていないことを確認します。
3. 否認防止 - 署名者が署名行為を否認することを防ぎます。

これらの特性により、デジタル署名は、ソフトウェアコードの署名、電子メール通信から、契約書や法的文書などの安全な文書の署名まで、さまざまな分野で広く使用されています。

デジタル署名の背後にあるアルゴリズム

では、デジタル署名では実際にどのようなアルゴリズムが使用されているのでしょうか？実際には、デジタル署名システムの核心は、複数の暗号アルゴリズムの組み合わせです。これらのアルゴリズムは通常、公開鍵暗号（非対称暗号）と安全なハッシュ関数を組み合わせています。以下は、業界で最も一般的に使用されているデジタル署名アルゴリズムの一部です。

1. RSA（Rivest–Shamir–Adleman）

RSAは、最も古典的で広く使用されている公開鍵暗号システムです。1977年のリリース以来、RSAはデータ暗号化とデジタル署名に使用されており、その動作原理は次のとおりです。

• 秘密鍵は署名に使用されます。
• 対応する公開鍵は署名の検証に使用されます。

RSAは、ハッシュ関数を使用して署名コンテンツからハッシュ値を生成し、そのハッシュ値を秘密鍵で暗号化して署名を生成することで、情報の信頼性を確保し、改ざんを防止します。RSAは、米国の連邦法に基づくFIPS 186を含む、多くの国および国際規格で認められています。

2. DSA（デジタル署名アルゴリズム）

DSAは、米国国家安全保障局（NSA）によって開発され、デジタル署名標準（DSS）の一部としてFIPS PUB 186に採用されました。DSAには特許がなく、自由に使用できます。

DSAとRSAの動作メカニズムは異なりますが、同様に公開鍵と秘密鍵を使用します。これは、米国政府がFIPS準拠を要求するアプリケーションでよく使用されます。このアルゴリズムは可変鍵長をサポートしており、FIPS 186-3では最大3072ビットに達し、米国の規制を満たしながら強力なセキュリティを提供します。

3. ECDSA（楕円曲線デジタル署名アルゴリズム）

ECDSAは、楕円曲線暗号（ECC）に基づくDSAのバリアントです。RSAや通常のDSAと比較して、楕円曲線はより短い鍵長を提供し、より高速な処理速度とより少ないストレージ要件を実現します。これらの利点に基づいて、ECDSAは、モバイルデバイスやモノのインターネット（IoT）など、リソースに敏感なシナリオでますます使用されています。

さらに、ECDSAはFIPS標準にも組み込まれており、米国のNIST標準やEUのeIDAS規則など、最新の暗号規制に従う必要がある法域で広く採用されています。

4. EdDSA（Edwards曲線デジタル署名アルゴリズム）

EdDSAは、高性能を実現し、多種多様な暗号攻撃に耐えるように設計された、より新しいアルゴリズムです。その速度、高いセキュリティ、および高スループットシステムへの適合性により、ますます人気が高まっています。最も一般的に使用されるバリアントはEd25519で、Curve25519楕円曲線を採用しており、高速かつ安全です。

ドイツやフランスなどの国々は、EdDSAを含む暗号研究を積極的にサポートしており、デジタルID認証とデータ保護のトレンドが、ローカルおよびクロスボーダーのコンプライアンスに向かって進んでいることを示しています。

ローカル規制に準拠した標準

国や地域によって、デジタル署名の使用に関する特定の法的基準と規制要件があります。これらのガイドラインは、受け入れられるアルゴリズムのタイプとその実装方法に影響を与えます。

1. 米国 – ESIGN法とUETA

米国は、「グローバルおよび国内商取引電子署名法」（ESIGN Act）と「統一電子取引法」（UETA）を通じて、デジタル署名の合法性を認めています。ESIGNは、特定のアルゴリズムの使用を具体的に規定していませんが、「安全な」方法で認証とデータの完全性を達成する必要性を強調しています。

連邦レベルの契約を求める企業、または高度に規制された業界（医療、金融など）で事業を行う企業にとって、RSA、DSA、ECDSAなどのFIPS承認アルゴリズムを使用することが重要です。

2. EU – eIDAS規則

eIDAS規則（EU規則第910/2014号）に基づき、EUは署名を次のように分類しています。

• 電子署名
• 高度な電子署名（AdES）
• 適格電子署名（QES）

「適格署名」では、トラストサービスプロバイダー（TSP）が発行する適格証明書によって生成された署名を使用する必要があります。このようなアプリケーションでは、通常、ECDSAおよびRSAアルゴリズムが採用され、規制に準拠するためにハードウェアセキュリティモジュール（HSM）またはスマートカードと組み合わされます。

3. アジア太平洋地域 – 地方政府の標準

日本、韓国、オーストラリアなどの国々は、国連国際商取引法委員会（UNCITRAL）のガイドラインに沿った電子署名法を採用しています。たとえば、オーストラリアの「1999年電子取引法」は、柔軟性を維持しながら、信頼性、完全性、信頼性を強調しています。この地域では通常、効率的なECDSA署名アルゴリズムが推奨されています。

デジタル署名におけるハッシュ関数

暗号化アルゴリズムに加えて、デジタル署名は、次のような安全なハッシュ関数も利用します。

• SHA-2（セキュアハッシュアルゴリズム2）
• SHA-3（セキュアハッシュアルゴリズム3）

ハッシュ関数は、入力データを固定長のハッシュ値に変換します。デジタル署名は通常、ハッシュ値のみに署名するため、処理速度が向上し、セキュリティが強化されます。

現在、主流の暗号標準で採用されているハッシュアルゴリズムは、通常SHA-256以降のバージョンであり、特に政府および金融業界のアプリケーションでは必須要件となっています。

アルゴリズムの選択が重要な理由

適切なアルゴリズムを選択することは、コンプライアンスと長期的なセキュリティにとって非常に重要です。古いアルゴリズムにはセキュリティ上の脆弱性がある可能性があります。たとえば、SHA-1は衝突のリスクがあるため、ほとんどの組織で廃止されました。同様に、RSA鍵長が2048ビット未満の場合も安全ではないと考えられています。

NISTを含む規制機関は、計算能力と脅威モデルの変化に応じて、推奨戦略を定期的に更新します。組織は、コンプライアンスを維持し、法的およびサイバーセキュリティのリスクを軽減するために、これらの動向を常に把握する必要があります。

まとめ

デジタル署名で使用されるアルゴリズムを理解することは、データセキュリティを確保し、法的責任を果たすために不可欠です。RSA、DSA、ECDSAのいずれであっても、選択したアルゴリズムは、米国のESIGN法、EUのeIDAS規則などの地域規制に準拠しているかどうかに直接関係します。

デジタル取引とクロスボーダーコミュニケーションが急速に拡大するにつれて、業界のベストプラクティスとコンプライアンス標準に準拠したデジタル署名アルゴリズムを選択することは、もはやオプションではなく、企業の存続と発展にとって不可欠な要件となっています。

適切なデジタル署名アルゴリズムを選択することで、組織のデータセキュリティを保護できるだけでなく、各法域の顧客と法制度からの信頼を得ることができます。

万全を期すために、デジタル署名ソリューションが、最新の、準拠しており、適用される規制で認められているアルゴリズムに基づいて構築されていることを常に確認してください。