ディジタル署名と公開鍵暗号基盤（PKI）完全攻略｜認証局・証明書・CRL/OCSP徹底解説
情報処理技術者試験のセキュリティ全区分において、すべての信頼の基盤となる超重要テーマが「ディジタル署名（Digital Signature）」と「公開鍵暗号基盤（PKI：Public Key Infrastructure）」です。
「誰の鍵で暗号化し、誰の鍵で復号するのか」「ディジタル署名が保証する3要素（真正性・完全性・否認防止）は何か」「失効確認（CRL/OCSP）はどのように行われるのか」という仕組みを完璧に整理することが重要です。
1. ディジタル署名の仕組みと目的
ディジタル署名とは、公開鍵暗号方式と一方向ハッシュ関数を組み合わせ、電子データに対して「作成者の真正性（なりすまし防止）」と「内容の完全性（改ざん検知）」、および「否認防止」を提供する仕組みです。
- 署名作成（送信者側）: 送信者は、対象データのハッシュ値を計算し、そのハッシュ値を「送信者自身の秘密鍵」で暗号化してディジタル署名を生成し、データ本文とともに受信者へ送信する。
- 署名検証（受信者側）: 受信者は、ディジタル署名を「送信者の公開鍵」で復号してハッシュ値Aを取り出す。同時に、届いたデータ本文から自らハッシュ値Bを再計算し、AとBが完全一致することを確認する。
保証される要素 | 仕組みによる根拠 | 達成される効果 |
|---|---|---|
真正性（認証） | 送信者の秘密鍵でしか暗号化できないため、対応する公開鍵で正しく復号できれば作成者が証明される。 | 第三者による「なりすまし」の防止 |
完全性（改ざん検知） | 本文が1ビットでも改ざんされると再計算したハッシュ値が不一致となる。 | 通信途中や保管中の「改ざん」の検知 |
否認防止 | 秘密鍵は送信者本人しか保有していないため、「自分が送っていない」と後から主張できない。 | 取引・契約における「否認」の防止 |
2. 公開鍵暗号基盤（PKI）と証明書の役割
ディジタル署名が安全に機能するためには、「受信者が入手した送信者の公開鍵が、本当に本人のものであること（偽の公開鍵でないこと）」が前提となります。これを保証する仕組みがPKI（公開鍵暗号基盤）です。
- CA（認証局：Certificate Authority）: 申請者の身元を厳格に審査し、申請者の公開鍵にCA自身のディジタル署名を付与した「ディジタル証明書（X.509証明書）」を発行する信頼の第三者機関。
- ルート認証局と中間認証局: 最上位のルートCAは自らの証明書に自己署名（Self-signed）し、信頼されたルート証明書としてOSやブラウザに事前格納される。中間CAは上位CAから署名を受けて階層構造（信頼の連鎖：Chain of Trust）を形成する。
3. 証明書の失効確認：CRL vs OCSP
秘密鍵の漏洩や組織名の変更などにより、有効期限内であっても証明書を無効化（失効）させる必要があります。試験で問われる失効確認の2大方式を整理します。
方式 | 仕組み | メリット・デメリット・出題論点 |
|---|---|---|
CRL (Certificate Revocation List: 証明書失効リスト) | CAが定期的に発行・公開する「失効した証明書のシリアル番号一覧ファイル」。クライアントはこれを一括ダウンロードして照合する。 | 【課題】リストが肥大化しダウンロード通信量が増大する。更新間隔（1日等）によるタイムラグがある。 |
OCSP (Online Certificate Status Protocol) | クライアントがCAのOCSPレスポンダに対し、対象証明書のシリアル番号をリアルタイムに問い合わせ、失効状態（good / revoked / unknown）の応答を得る。 | 【利点】リアルタイムで軽量。 【課題】問い合わせ先への通信負荷とプライバシー懸念（OCSP Staplingで解決）。 |
4. 午後記述式試験（SC・AP）で使える得点キーワード・記述テンプレート
【定番記述フレーズ①（ディジタル署名の作成手順）】 「平文のハッシュ値を計算し、送信者の秘密鍵で暗号化して署名を生成する。」（35字）
【定番記述フレーズ②（ディジタル署名の検証手順）】 「送信者の公開鍵で署名を復号したハッシュ値と、平文から算出したハッシュ値を比較する。」（42字）
【定番記述フレーズ③（証明書の正当性検証）】 「上位認証局の公開鍵を用いて証明書の署名を検証し、信頼の連鎖を確認する。」（36字）
【定番記述フレーズ④（CRL/OCSPによる失効確認）】 「CRL又はOCSPを利用して、証明書が有効期限内かつ失効していないことを確認する。」（41字）