【Iパス７問を図解で】公開鍵の問題で混乱する理由とシンプルな言葉

私のIT専門学校でも「公開鍵・ディジタル署名が分からない」って学生さんは多いです。

ITパスポートでは「捨て問」にしても、なんとかなりますが、基本情報技術者試験では間違いなく合格しません。ITパスポートよりも、計算問題がどーんと増え、デジタル署名/デジタル証明書の問題も増えるからです。

「暗記系学生さん」は科目A合格すらできてません。

このNoteでは、まず公開鍵の混乱を紐解いて、デジタル署名への準備をしていきます。

公開鍵は「公開して良い鍵」と覚えるだけで、かなりの問題が解けるようになりますよ。過去12回分の問題演習と併せて、少しでも理解して得点できるようなってくれたら、嬉しいです。

＼全てのNoteへのリンク集／

鍵の種類で混乱しちゃう

「公開鍵」で混乱する理由は、鍵の名前と使い方が出題される度に変わるからです。毎度違う問題に右に左へと揺さぶれちゃいますよね。

鍵の名前がたくさんあって混乱しちゃってないですか？

• 暗号鍵

• 復号鍵

• 共通鍵

• 公開鍵

• 秘密鍵

公開鍵方式の使い方も色々です。

• 暗号化：送るデータを秘密にする

• デジタル署名：なりすまし防止・改ざん検知

更にハイブリッド暗号では、公開鍵・秘密鍵・共通鍵が出てきて、もうパンクしちゃいます。

まずは、公開鍵と秘密鍵を分かりやすい言葉で理解しましょう。

公開鍵・秘密鍵が楽になる言葉

公開鍵・秘密鍵は、以下の言葉で解釈すると楽になれます。

• 公開鍵：公開して良い鍵

• 秘密鍵：絶対に秘密にする鍵

「たったこれだけ？」と思うかもですが、ほんとです。

なぜなら、理解の入口に来れたから。

• 他人に渡せるのは公開鍵

• 自分で持っておくのは秘密鍵

次は、上の言葉から「公開鍵の２つの使い方」を理解していきましょう。

公開鍵の「２つの使い方」

公開鍵の使い方は2つです。なぜなら、公開鍵と秘密鍵の「鍵ペア」の作り方が2通りだから。

• 送信者が鍵ペアを作る場合（デジタル署名を使う時）

• 受信者が鍵ペアを作る場合（通信内容を秘密にしたい時）

ここで、あり得ない選択肢も分かるようになったんですよ。

• 受信者が「送信者の秘密鍵」を使う→×

• 送信者が「受信者の秘密鍵」を使う→×

「秘密鍵を送っとるやないかーい」と気づきましたか？

よって、あり得る選択肢は、

• 受信者が「送信者の公開鍵」を使う
  ↑デジタル署名の話

• 送信者が「受信者の公開鍵」を使う
  ↑暗号通信の話

まずはこの図から覚えておきましょう。送信者が「受信者の公開鍵」を使うパターンで、通信内容を秘密にしたい時の使い方。

では、受信者が「送信者の公開鍵」を使うパターンは？って話ですよね。それが「デジタル署名」や「電子証明書」なんです。

下図は今はスキップ。次回一緒に考えていきますね。＞デジタル署名Note

とはいえ、

まずは暗号化から。1つずつ解けるようになっていきましょう。

問題演習 | 内容を秘密にしたい時

正答はエ。

「Bさんだけに伝えたい」ので、Bさんだけが復号できれば良いですね。よってBさんが、世界でただ一人だけ復号鍵を秘密鍵として持てば良いです。

秘密鍵は他人には送らないので、Bさんが鍵ペア（秘密鍵・公開鍵）を作ります。

「Bさんが作った鍵ペアのうち秘密鍵」とは、選択肢の「Bさんの秘密鍵」です。よって正答はエ。

正答はエ。今やった問題と同じです。

目的は「暗号化して秘密にしたい」なので、受信者が鍵ペアを作るパターンですね。

ここで受信者はB社。よって使われる鍵は「B社の秘密鍵」と「B社の公開鍵」。したがって、A社が使うのは「B社の公開鍵」です。

問題演習 | 鍵の個数

なぜ「8個の鍵」になるか、から始めますね。

暗号通信では「受信者が鍵ペア」を作ります。

例えば、Aさんが受信者の場合は以下の通り。1つの鍵ペア（1つの公開鍵・1つの秘密鍵）でできますね。

同様にBさんが受信者、Cさんが受信者、Dさんが～と考えていきます。

すると、Aさんが作った公開鍵と秘密鍵、Bさんが作った公開鍵と秘密鍵、、、と計8個になります。2鍵×4名ですね。

よって問われている「非公開にしたい鍵」、つまり秘密鍵の個数は4個。Aさんが作った秘密鍵、Bさんが作った秘密鍵、Cさんが～、Dさんが～です。

もし人数が「10人」になっても考え方は同じです。分からなくなったら、3人の時・4人の時を考えて法則を出せばOKですよ。

問題演習 | 公開鍵暗号方式の特徴

正答はイ。「異なる鍵」から公開鍵方式だと分かります。

多数のIoTデバイスと1つのIoTサーバーの通信の話でした。他の選択肢の用語も、知っておきたいですが、ひとまずはOKです。

正答はエ。共通鍵暗号方式では、暗号化と復号をする鍵は同じです。家の鍵と同じですね。

ア～ウは、公開鍵暗号方式の特徴です。

アについて、共通鍵方式だったら、暗号鍵と復号鍵が同じなので、第三者に知られたらダメです。家の鍵と同じ。

公開鍵方式なら、暗号鍵は公開鍵なので大丈夫です。秘密鍵がないと復号できませんからね。

イは、公開鍵暗号方式の特徴です。

ここで「鍵は一つ」に「ん？」と思うでしょうが、１つの鍵ペアと云う意味で問題では使われています。公開鍵の問題独特の言い回しです。

「鍵は一つ」で「公開鍵方式だ！」と飛びつく前に、他の選択肢を検討した上で選ぶと安全です。ややこしいですよね。

ウの「電子証明書」は、公開鍵暗号方式を利用します。なお、暗号化とは違う使い方で、送信者が鍵ペアを作るパターン。

次回のデジタル署名、さらに電子証明書まで進まねば、完全には理解できません。今のところ「デジタル署名」「電子証明書」と来たら「公開鍵」と連結する程度でOK。＞デジタル署名Note

正答はイ。

家の玄関ドアを閉める鍵と開ける鍵が同じ場合（共通鍵）と違う場合（公開鍵）だったら、共通鍵の方がシンプルですよね。

プログラムでも同じく、共通鍵の方が処理がシンプルです。よって速いです。

アについて、「異なる鍵」を使うのは公開鍵方式でしたね。

ウについて、共通鍵では安全に配布できないのが問題です。共通鍵が第三者に漏れたらオワリなので。

公開鍵ならもともと「公開して良い鍵」なので盗まれても問題ありません。

エについて、鍵ペアを１つ作って、公開鍵を多数の相手に使ってもらって大丈夫。秘密鍵は自分だけが使います。

問題演習 | ハイブリッド暗号方式

正答はア。

まずハイブリッド暗号方式では、共通鍵方式と公開鍵方式の弱点をお互いの利点で補います。

• 共通鍵の弱点：鍵を安全に相手に渡すのが困難だけど、高速

• 公開鍵の弱点：公開鍵は送って問題ないけど、低速

よって、公開鍵方式で共通鍵を安全に送り、高速な共通鍵で暗号通信を行うのがハイブリッド暗号方式。

文章でも書いておきますね。

1. 受信者が復号鍵を秘密鍵として持ち、暗号鍵を公開鍵として送信者に渡します。

2. 送信者が、通信に使う共通鍵を作ります。

3. 送信者は、共通鍵を、受け取った公開鍵で暗号化します。

まとめ | 秘密鍵は絶対送らない

ちょっとでも公開鍵・秘密鍵の問題解けそうでしょうか。

• 公開鍵は「公開して良い鍵」、つまり送ってOK

• 秘密鍵は「秘密にする鍵」、つまり送ったらダメ！

あとは、

• 鍵ペアを受信者が作ったら、内容を秘密にする使い方

• 鍵ペアを送信者が作ったら、デジタル署名などの使い方

と、鍵をどちらが作るかで、使い方・目的が違ってきます。

次は ＞＞公開鍵デジタル署名＜＜ をどーぞ！

＼全てのNoteへのリンク集／

p.s. 普段は >> 専門学校とIT就職のブログ << をやってます。

でわでわ（・ω・▼）ノシ

※2025/09/09 3節目の最後（問題演習直前）の文章（2文）に致命的な間違いがあり、図は正しい。2025/09/15訂正済み。他の箇所に間違いなし。混乱させて申し訳ありませんでした。