第7章の全体像
押さえる用語と対比
| 対になる用語 | 違い |
|---|---|
| 共通鍵暗号 ／ 公開鍵暗号 | 暗号化と復号に同じ鍵を使い高速か、鍵の組を使い鍵配送の問題を解くか |
| ハッシュ ／ 暗号化 | 元に戻せない要約値か、鍵で元に戻せる変換か |
| 電子署名 ／ 暗号化 | 秘密鍵で署名し公開鍵で検証するか、公開鍵で暗号化し秘密鍵で復号するか |
| 脅威 ／ 脆弱性 | 害を与えうる外的な要因か、それにつけこまれる弱点か |
| 境界型防御 ／ ゼロトラスト | 内側を信頼するか、全てのアクセスを都度検証するか（NIST SP 800-207） |
| 認証 ／ 認可 | 誰であるかを確かめるか、何をしてよいかを決めるか |
第7章を読むときの視点
第7章は、IoT特有の事情を意識して読むと理解しやすくなります。IoT機器は数が多く、長期間現場に置かれ、計算資源や電力が限られ、人が画面で操作しないことが多いという特徴があります。この特徴が、初期パスワードの放置や更新の難しさといった弱点につながります。
対策技術は、守りたい性質（機密性・完全性・可用性）と結びつけて覚えると効率的です。暗号化は機密性、ハッシュや電子署名は完全性と真正性、冗長化やバックアップは可用性、というように対応させると、問題文で守りたいものが示されたときに選択肢を絞れます。
暗号の鍵の使い方は、「誰の鍵を」「何のために」使うかを必ず主語付きで書いてください。「公開鍵で暗号化する」だけでは不十分で、「受信者の公開鍵で暗号化し、受信者の秘密鍵で復号する」と書けるかが理解の目安です。
法制度とガイドラインは改正や新設が続く分野です。制度の名前、運営主体、対象、目的を一覧にし、公式ページで最新の状況を確認する習慣をつけてください。
機密性
- 対応する対策暗号化
完全性・真正性
- 対応する対策ハッシュ・電子署名
可用性
- 対応する対策冗長化・バックアップ
問題文で守りたいものが示されたら、この対応で選択肢を絞る。
間違えやすい点
具体例で確かめる：鍵の使い方の早見表
第7章で最も取り違えが多いのは、どの場面で誰の鍵を使うかです。AさんがBさんへデータを送る場面を例に、目的ごとに整理しました。
- 1
サーバを認証する
公開鍵の仕組みと証明書を使う
- 2
共通鍵を決める
鍵交換で、通信に使う共通鍵を決める
- 3
本体を暗号化する
共通鍵暗号で通信本体を速く暗号化する
公開鍵暗号は遅いので鍵の受け渡しに使い、本体は共通鍵で速く暗号化する。
| 目的 | 送る側（Aさん）が使う鍵 | 受け取る側（Bさん）が使う鍵 | 守る性質 |
|---|---|---|---|
| 内容を秘密にする（公開鍵暗号） | Bさんの公開鍵で暗号化 | Bさんの秘密鍵で復号 | 機密性 |
| 送り主と改ざんなしを示す（電子署名） | Aさんの秘密鍵で署名 | Aさんの公開鍵で検証 | 完全性・真正性 |
| 大量データを速く暗号化する（共通鍵暗号） | 共有した共通鍵で暗号化 | 同じ共通鍵で復号 | 機密性 |
| 改ざんの有無だけ調べる（ハッシュ） | データのハッシュ値を計算 | 受け取ったデータで再計算して比較 | 完全性（単独では送り主は保証しない） |
実際のTLSでは、公開鍵の仕組みと証明書でサーバを認証し、鍵交換で共通鍵を決めてから、共通鍵暗号で通信本体を暗号化します。「公開鍵暗号は遅いので鍵の受け渡しに使い、本体は共通鍵で速く暗号化する」という組み合わせを説明できると、個別の用語問題にも応用が利きます。
よくあるミスは、ハッシュだけで「送り主の証明」ができると考えることです。攻撃者はデータとハッシュ値を両方差し替えられるため、送り主を保証するには電子署名やメッセージ認証符号（MAC）のように鍵を使う仕組みが必要です。
他の章とのつながり
第7章は、他の全ての章と関係する横断的な章です。第1章の各層、第2章のクラウドとエッジ、第4章の通信、第5章のデバイス、第8章の運用のそれぞれに、固有の脅威と対策があります。層ごとに代表的な脅威と対策を一つずつ挙げる練習をすると、知識が整理されます。
例えば、デバイス層なら物理的な改ざんと耐タンパ性、通信層なら盗聴と暗号化、クラウド層なら不正アクセスと認証・認可、運用なら脆弱性の放置と更新の仕組み、という対応です。
IoTの脅威の実例としては、初期パスワードのまま放置された機器が乗っ取られ、大規模な攻撃の踏み台にされた事例がよく知られています。こうした事例と対策を結びつけて覚えると、記憶に残りやすくなります。
- 運用脆弱性の放置 → 更新の仕組み
- クラウド層不正アクセス → 認証・認可
- 通信層盗聴 → 暗号化
- デバイス層物理的な改ざん → 耐タンパ性
層ごとに脅威と対策を一つずつ挙げると、横断的な第7章の知識が整理できる。
当サイトの整理です。
学習の順番と時間の目安
以下は 当サイトの目安 です。暗号は図を描きながら進めると取り違えを防げます。
- 脅威と脆弱性の代表例を挙げる（1時間）
- 暗号・ハッシュ・署名・PKIを「どの鍵で何をするか」の表にする（2.5時間）
- セキュアブート・更新・ゼロトラストの目的を整理する（1.5時間）
- 国内の制度とガイドラインの名前と目的を覚える（1時間）
- 問題演習（1.5〜2時間）
本番形式の問題は IoT中級の無料お試し で試せます。
確認問題（オリジナル）
問1 電子署名の検証で、受信者が使う鍵として最も適切なものはどれか。
ア：送信者と受信者が共有した、共通の秘密鍵／イ：送信者だけが持っている、送信者の秘密鍵／ウ：受信者だけが持っている、受信者の秘密鍵／エ：送信者が公開している、送信者自身の公開鍵
正解：エ。署名は送信者の秘密鍵（イ）で作ります。ウは暗号文の復号、アは共通鍵暗号やメッセージ認証符号の場面です。
問2 起動時にファームウェアの署名を検証し、改ざんされたものを実行しない仕組みはどれか。
ア：起動の各段階で署名を確かめるセキュアブート／イ：通信経路を暗号化して盗聴を防ぐTLSの利用／ウ：利用者の権限を最小限に絞るアクセス制御／エ：定期的にデータを別の場所へ写すバックアップ
正解：ア。イは通信、ウは権限、エは復旧の対策で、起動時の改ざん検知とは目的が違います。
問3 ゼロトラストの考え方として、最も適切なものはどれか。
ア：一度認証した端末は、以後は検証を省いてよい／イ：社内網の内側は安全とみなし、外側だけを守る／ウ：社内網からのアクセスも信頼せず、都度検証する／エ：ファイアウォールを二重にすれば検証は不要だ
正解：ウ。イ・ア・エは場所や一度の認証を根拠に信頼する境界型の発想で、NIST SP 800-207の考え方と逆です。