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暗号(あんごう)



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盗聴を完全に防止できる量子暗号の実用化へ
2005年8月、NTTと米スタンフォード大学の研究グループは量子暗号通信の実用化実験に成功した。

通信速度を従来の10万倍に高めることに成功した。

20km間を毎秒500`ビットの速度で送信(新聞4頁分の文字を1秒で送る)実験に成功した。

現在、盗聴を完全に防ぐには、光ディスクなどに情報を記録して人手で運ぶしか方法が無い。 






新方式の量子暗号
2014年、東京大学の小芦雅斗教授と国立情報学研究所の山本喜久教授らは、盗聴が原理的に不可能な量子暗号で新しい原理に基づく方式を考案した。 


(量子暗号)
  • 量子力学では、粒子の正確な位置と運動量(速度)を同時に知ることができない(ハイゼルベルクの不確定性原理)。これを盗聴防止に応用したのが量子暗号技術。
  • 1984年に米IBMの研究者らが原理を発明した。

新方式は
  • 短時間に明滅するレーザーを使って情報を送る
  • 光が非常に微弱なため、盗聴しても従来方式と違い、光子の情報は得られない。
  • 受取手側には。これとは別に少しずらして光を送る。受信したら、その前に来た情報と重ねると、光の波としての性質によって、光子が検出でき、鍵などの情報がわかる。






保持時間
2009年、国立情報学研究所の山本善久教授らは、半導体中で電子の微細な物理状態を従来の7000倍の長時間保持できる新技術を開発した。


量子暗号は光の粒に情報をのせて光ファイバーで相手先に送る
が、1000bの長距離になると中継器が必要になる。 


中継器の中では光の状態をいったん電子や原子核の物理状態に移し替える。 


だが電子の状態は1ナノ秒で壊れてしまうため、中継が難しかった。
研究チームは、ガリウムヒ素の結晶に埋め込んだシリコンの電子にパルス状の光を当てて、物理状態を補正する技術を開発した。 


2015年、NTTの物性科学基礎研究所は、量子暗号通信の距離を半径800`bまで可能な技術を開発した。





衛星から伝送
2009年、情報通信研究機構は、宇宙と地上でやりとりできる量子暗号の基礎実験に成功した。

人工衛星から発したレーザー光を地上の望遠鏡で観測した。

その結果、大気の影響による光の劣化が小さいことがわかった。
量子暗号通信に見立てて周回衛星「きらり」から東京・小金井に設置した地上望遠鏡に向けてレーザー光を送信。量子暗号に利用する「偏光」の劣化具合を測定した。

偏光の質を示す「偏光度」の劣化は2.8%以下で、量子暗号に必要な上限値(11%)を大きく上回った。
 




空中で遠距離通信
2010年、情報通信研究機構とNECは、量子暗号を遠く離れた様々な通信相手との間でやりとりできる技術を開発した。

論文は米物理学誌アプライド・フィジクス・レターズに掲載された。 





光回線上の情報盗聴
2010年、玉川大学学術研究所・量子情報科学研究センターの二見史生准教授は、光通信ネットワークから情報が盗聴される危険性を実験で確認。

電子メールの中身やパスワードを盗み見たという。 


防ぐには量子暗号のような強力な暗号技術の開発が必要だとしている。

「次世代ネットワーク・ワークショップ2010」で発表。 


盗聴実験はタップと呼ぶ通信機器を光回線に取り付けて実施した。光信号を30%分岐したうえ、この光信号を電気信号に変換し、ソフトウエアを使ってパケット(情報の束)の中身を解析した。 

玉川大の通信ネットワークで実験したところ、利用者がパソコンでホームページを閲覧したり電子メールを受信したりする際に、光回線から盗み見ることができた。 

閲覧したホームページや電子メール中身に加えて、IDやパスワードの盗聴も可能だった。 

玉川大では解読が理論的に不可能な量子暗号の一種「Y-100」を提案。





無線LUN
2008年、10月、神戸大学院の森井昌克教授らのグループは、無線LANの暗号方式『WEP』を数秒で解く方法を考案し、「コンピューターセキュリティシンポジウム」で報告した。
暗号化された通信内容を10メガバイト以上傍受すれば、推測できるという。
傍受と推測に必要な時間は10秒以内。

これまでの手法では、相手の通信機器に不正アクセスして特殊な通信内容を傍受するなど一定の条件がそろえば1分ぐらいで傍受できるものだった。

今回の手法では、不正アクセスが不要で、相手に気づかれずにカギを推測できる。
解読ソフトをインストールしたノートパソコンを持って企業や家庭に近づけば、相手に気づかれることなく盗聴できる。

企業秘密・暗証番号も盗まれる可能性がある
森井教授は“新しい暗号方式『WPA2』に乗り換えるべきだ”と語る。





AUTORA(オーロラ)
2008年、ソニーは電子署名などに利用する暗号の安全性を高めた新たなアルゴリズムを開発した。
事実上の世界標準となっている現行のアルゴリズムの弱点をカバーできる。
岩田哲雄・名古屋大学教授との共同成果。

開発したアルゴリズムは電子署名やパスワードの保護に用いる暗号学的ハッシュ関数の改良版で、『オーロラ』と名づけた。
ハッシュ関数は元のデーターを圧縮しながら暗号化する。暗号化したいデーターを複数に分割し、それぞれのデーター量を大きくしたり圧縮したりして暗号データーを作る。

米標準技術研究所(NIST)が開発して事実上の世界標準であるアルゴリズム『SHA-1』は理論上破られる可能性があることを、2005年に中国の研究者によって指摘された。このため、NISTは次世代の暗号アルゴリズムを世界中で公募中。




人工DNA偽造防止
2009年、理化学研究所とバイオベンチャーのタグシクス・バイオは、文書の偽造防止や防犯対策に利用できる人工DNAを効率よく作製する技術を開発した。

通常、DNAを構成する4種類の塩基に、人工的に作った2種類の塩基を加えて作った。インクや塗料などに混ぜて使えば、文書を特定したり、ひき逃げした車を突き止めたりするのに使える。

DNAはアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)の4種類の塩基からできています。そして、AとT、GとCがそれぞれ塩基対を作りながらつながっている。

研究チームはこの4種類の塩基と同じようにあつかうことが可能な2種類の塩基『Ds』『Px』を新たに開発した。

6類類の塩基から二重らせん構造をもつ人工DNAを作ることができた。
インフルエンザの確定診断にも使われているPCR法と呼ぶ遺伝子増幅技術でコピーを作ったところ、普通のDNAの約8割の増殖率で増やすことに成功した。
DsとPxが対になる確率は99.9%以上と、AとT、GとCとほぼ同じレベルであることを確認した。
6種類の塩基からなるDNAは自然界には存在しない。 




耳には聞こえない・・・150`Hz
2009年、東京農工大学の越田信義特任教授らは、人間には耳には聞こえない超小型スピーカーを開発した。

人間の耳には通常20`Hzの音までしか聞こえないが、新型スピーカーでは150`Hzまで出せる。

一般のスピーカーは電線を伝わってきた音の電気信号を、最後にコーン紙とよぶシートに伝え、その振動が音になる。
20`Hzはコーン紙で発声できるほぼ上限で、それより高周波の信号は捨てている。

“真っ暗な室内の隅々まで不法侵入者を発見できるようになる”(越田特任教授)

胎児の発育状況を調べる超音波診断はよく知られている。
羊水などの液体中では超音波は良く伝わるために実用化している。しかし空気中では音速が約1/4になるうえ、減衰が大きい。既存技術では超音波は空気中をほとんど伝わらない。
越田特任教授らは、コーン紙の機械的振動のかわりに、「空気との熱交換」という新方式で音を出す超音波スピーカーを開発した。

“150`Hzはあくまで手持ちの測定装置の限界であって、基本的にこの原理で再生できる超音波に周波数の上限は無い”と語る 





テラヘルツ波
2009年3月の応用物理学会で驚くべき技術が発表された。

周波数が10テラ(テラ=1兆)以下のテラヘルツ波を、カバンや袋に当てると、中に入っている麻薬や爆発物の成分から産地まで分かる。

ところが、今まであったテラヘルツ波の発生装置はミカン箱大で、大きすぎる。そのサイズを豆粒大にまで小さくしたのが、秋田県にあるテラヘルツ研究所と東北学院大学の木村光照教授、東北大学の西沢潤一名誉教授たち。

物質の中には電子が普段いたり、エネルギーを得て一時的に滞在する「エネルギー準位」と呼ぶ場所がある。

一時滞在の準位から安定な準位に戻る時のエネルギーの差が電磁波となる。

準位間の幅によって電磁波の波長が変わる。
西沢名誉教授らはテラヘルツ波を生み出す準位を人工的に作ることが技術的に可能であると予言し、テラヘルツ研究所がそっれを実現した。

“血液や尿検査で、麻薬を吸っていると、その産地がどこか?まで10分程度で分かるようになる”






ネット暗号
インターネット通信の暗号技術を支えている計算方法が素因数分解。


2010年1/8、NTTは欧州の研究機関と協力して多数のコンピューターを連携させ、並列処理して、232桁の数を素因分解することに成功したと発表。あと77桁分解が進むと、現在主流のネット暗号(309桁を使う)は破られることになる。
その時期は5〜10年後とみられている。

素因数分解は・・・・数を素数(1とその数自身でしか割り切れない数)のかけ算に分解する。 




テラ級・・・ネットのセキュリティ
  • 2010年、産業技術総合研究所とKDDI研究所は、毎秒数10メガ〜数テラビットの高速ネットワークに対応したセキュリティ装置を開発。
    論理回路を書き換え可能なLSIであるFPGAを組み込んだボードを開発。
    なりすましによってクレジットカードの情報をだまし取るフィッシングなど有害サイトを遮断する処理が毎秒60ギガビットでできる。







国際標準・・・ストリーム方式
  • 2011年、KDDI研究所が開発した暗号技術が国際標準に採用される見通しとなった。
    2007年にストリーム暗号の「KCipher-2」を開発し、2008年から国際標準機構(ISO)に提案してきた。
    暗号技術では「ブロック暗号」と呼ぶ方式を使った米国標準「AES」が有名。
    KCipher-2はAESに比べて5〜10倍の高速処理が可能。




通信実験成功
  • 2010年、玉川大学学術研究所・量子情報科学研究センターの二見史生准教授は量子暗号方式「Y-00」を使い、玉川大のネットワークで量子暗号通信の実験に成功した。
  • 通信速度が毎秒1ギガビットと速いのが特徴。
  • 実際のネットワークで双方向通信の検証が出来たのは初めて。
  • 日立情報通信エンジニアリングと共同で、光信号の受信機を試作。通信距離は40km。信号を4096段階の明るさの光に分けて送信した。光が持つノイズ(量子雑音)を利用しており、現在の技術では盗聴不可能としている。
  • 動画やホームページ、電子メールなどを送受信できることを確認。
  • 量子暗号の研究では、光に粒(光子)に情報を乗せる方式「BB84」が主流で、情報通信研究機構などが取り組んでいる、通信途中で情報をのぞき見ると即座に判別でき、将来にわたって盗聴できないことが理論的に確かめられている。ただ、この方式は通信速度が遅い。






シュレディンガーの猫
東京大学大学院工学系研究科の古沢明教授のグループが、量子力学の思考実験として有名な「シュレディンガーの猫」の状態を光パルスを使って実際に作りだし、その状態を別の場所に伝送する実験に世界で初めて成功した。 

成果はサイエンス4月号に掲載。 

シュレディンガーの猫とは、1930年代に提案された量子力学に関する思考実験。 



放射性物質から放射線が出たら毒ガスが放出される装置を仕込んだ箱の中に、猫を入れておく。猫の生死は蓋を開けてみないと分からない。これは「生きている猫」と「死んでいる猫」が重なり合った状態と見なされる。猫のような日常的なものでも、量子力学の重ね合わせの状態になり得るというパラドックス。 

古沢教授らの実験では、この「猫」に相当するものを、位相(波の山と谷)が反転したひかり波動の重ね合わせとして実験した。こうしてつくった光パルスを、重ね合わせた状態を保ったまま伝送することに成功した。 


伝送に使ったのが、「量子テレポテーション」。これは「量子もつれ」と呼ばれる状態にある2つの量子を情報を送り手と受け手でそれぞれ持ち、送り手側での測定の影響がもう片方に及ぶことを利用して、情報を受け手側に出現させる。 

シュレディンガーの猫の状態は、それを直接観察すると重ね合わせの状態が失われてしまうが、この方法だとその性質を失わないでで送ることができる。





情報通信研究機構
  • 2012年3/6、情報通信研究機構はサイバー攻撃を受けた企業内などの内部システムにある機密情報を侵入者から守る新手法を開発した。


  • 量子暗号を使い、あらかじめ情報の暗号化方法を共有しておく、侵入者が内部の人間になりすまそうとしても、暗号化のルールが分からないため発見される仕組み。
  • 今年中にも同機構内で試運用を始める。
  • 開発したのは内部ネットワーク内の通信の交通整理をするスイッチ。
  • パソコンやサーバーなどネットワークにつながった機器との間で暗号を共有する。パソコン側は通信時に使う個別の識別コードを暗号化し、さらにパケットごとにn使う暗号を変えていく。
  • システムに侵入したサイバー攻撃の犯人は、アクセス権が高いパソコンの利用者になりすまそうとする。ただ、そのパソコンの識別コードは盗めても毎回どう暗号化するか分からない。そのままの識別コードで通信を試みるとスイッチによって不正侵入が見つかり、通信が遮断される。
  • 2015年、100年以上安全につかえる暗号方式を開発した。
  • 現在の方式はいったん暗号を解除しないと暗号化できない。
  • 新方式は暗号の状態を保ったまま後からより複雑な暗号化ができる。
  • 暗号の状態のままデータの統計処理もできる。
  • 医学研究などに利用できる。





CONVOY
コンボイは英吾で「護衛隊」

米国南部を襲ったハリケーン「カトリーナ」の時も中国の大地震の際にも活躍。

カナダの通信サービス会社、ノーサット・インターナショナルが販売している移動体通信システムがコンボイ(CONVOY)

電話など通信手段が立たれた被災地などで衛星ブロードバンドを使ってインターネット通信を可能にした。

緊急時に衛星中継車を現地に運ぶのは難しいが、コンボイなら通信装置だけを持ち込めばいい。

直径1m大のパラボナアンテナを四輪駆動車の屋根に取り付けて使う。
特殊な道具無しに30分ほどで組みたてられる。
無線技術の進歩に伴って、どこでもインターネットに接続できるようになった半面、新しい悩みも生まれた。ノートパソコンの盗難や置き忘れによる情報流出だ。
「我々の技術を使えば、失ったパソコンのデータを遠隔操作で消去するだけでなく、内容まで取り戻すことができる」という。
同社はGPSや公衆無線LAN技術を使い、パソコンがどこにあるかを特定できる。
「ほら、この赤いマークがパソコンのある場所です」




紙情報を暗号化
  • 2008年6/10、富士通研究所は文書など紙に印刷された情報でもパソコンに取り込み簡単な処理をすれば暗号化できる技術を開発した。
    情報漏洩の4割を占めるとされる紙情報のセキュリティー強化に役立つ。
    2008年度中に実用化する。
    文書をスキャナーを使って紙情報のままパソコンに取り込み、個人情報や機密情報などを暗号化したい部分を選択する。

  • 暗号化した部分はモザイクのような画像になり、内容が分からなくなる

  • この文書をメールで送るか、印刷後にファックスで送信する。
  • 受けとった側は事前にもらっておいた暗号鍵を使うと、暗号化されていた情報を読むことができる。
    いくつかの鍵を使い分ければ、役職や部署別に閲覧可能な文書を分けることも可能。





ハードディスク内にあるすべてのデーターを暗号化
2012年、東京理科大学の大矢雅則教授らは、イタリアのグループと共同で、従来の1万倍の処理速度を達成した。
  • パソコンのハードディスク内にあるすべてのデーターを暗号化することも可能になる。
    大矢教授らは「
    非可換解析学」という数学の手法を応用。
  • 聖書に書かれたずべての情報を数秒で暗号化することができた。

すばやく暗号化できるだけでなく、部外者が暗号を解ける確率がゼロになる
  • ことが数学的に証明されており、安全性も高い。
  • 従来の暗号化技術は因数分解の理論を複雑化したので限界があった。
    限られた計算能力でも使えるので、携帯電話などの小型機器にも使える。






発光ダイオードで通信
2009年、慶應義塾大学発のベンチャー「中川研究所」は発光ダイオード照明を使った可視光通信の速度を大幅に上げる技術を開発した。

情報通信研究機構からの委託で開発。

LEDは可視光の一種で光が見る範囲内しか届かないため、通信内容が壁の裏側に漏洩する心配がない。 




屋内でロボットを目的地に誘導する
NECは慶應義塾大学と共同で、屋内でロボットを目的地に誘導する実験に成功した。 
  • 実験ではLEDを毎秒4800回点滅させる。
  • ロボットに搭載したカメラが点滅パターンを解析し、どの照明の下にいりかを割り出す。
  • さらに、もう1台のカメラが光の方向をとらえ、現在地を正確に知る仕組みを採用した。

“誤差はミリ単位に抑えられる”
  • と春山真一郎・慶応義塾大学教授は語る。
    LEDの通信方式の国際標準は米電気電子学会が2010年内に決める予定




SSLに脆弱性
2015年、暗号化ソフト「SSL」に欠陥が見つかり、アップルやグーグルは修正バッチを3月中に配布予定。
  • IPA(情報処理推進機構)によると、閲覧ソフトとウェブサーバーの双方にSSLが組み込まれていると、攻撃される恐れがあるという。
  • 2014年にも、2種類の脆弱性が見つかっている。





GPS(全地球測位システム)脆弱
2012年5/2、韓国の国土海洋省は4/28からソウル首都圏地域で民間航空機のGPSに大規模な障害発生したと発表。
妨害電波が北朝鮮の開城から出ていたと推定されると述べた。
  • GPSは、高度2万`bの軌道を周回する複数のGPA衛星から発信される電波を受信し、受信電波の違いから位置を計算して特定する。
  • ロシア製のGPS妨害装置が数千円で出回っているという。





顔認識ソフトを撹乱
2012年、スマートフォンやデジタルカメラの普及で、気がつかないうちに誰かが撮った写真に写り込み、ネットに出回る危険がある。 


顔認識ソフトはネット検索技術などに応用され、膨大な画像から特定の顔を選び、個人が特定される懸念が出ていた。
  • 国立情報学研究所も越前功準教授らは工学院大学の合志清一教授と共同で、近赤外線を出すメガネ型装置を開発した。




光ファイバーケーブルから
  • 2013年、
  • イギリス政府の通信傍受機関「政府通信本部(GCHQ)」がインターネットなどの通信に使われる光ファイバーケーブルから大量の個人情報を収集し、NSA(米国家安全保障局)とも共有していたと、英紙ガーディアンが報じた。





暗号技術22種の安全性を評価し公開した
  • 2013年、情報通信研究機構は、国内外で使う22種類の暗号技術についてネットワーク認証やプライバシー保護の安全性を評価した結果を7/2ホームページ上で公開した。






2歩分の映像があれば人物を高精度で鑑定できる
2013年、大阪大学産業科学研究所の八木教授は、防犯カメラに映った歩く姿から特定の人物を鑑定できるソフトを開発した。100b先の小さな姿でも可能。 


歩幅や姿勢、腕の振り方など、無意識のうちに歩き方に違いが出ることを利用した生体認証技術は「歩容認証」と呼ばれる。 




「0」「1」の中間状態で
2014年、NTTは狭い空間に原子を浮かせて立体的に整然と配列させると、次世代超高速コンピューター素子になることをシミュレーションで突き止めた。 
  • 一辺が0.1_bの立方体に1000万個の原子を浮かせる技術。

赤色のレーザ光をルビジウムなどの原子に当てて極低温に冷却する。
  • 次に、6方向から赤外線のレーザー光を当てると、光の波がつくるジャングルジムのような構造ができる、ここに冷却した原子が入ると立体的に並び、磁石が絡み合った状態になるという。





サーバー内で生じる熱で乱数をつくる
2014年、ケイレックウ・テクノドジーとニューテックは、クラウド上のデータを暗号化する装置を開発した。
  • サーバー内の回路で生じる温度変化を信号に変えて、暗号化に必要な乱数を作る。

データは特定の規則に基づき、文字を別の文字に変換して暗号化する。セキュリティソフトなどでは変換の規則に乱数を使用するが、数学的アルゴリズムを利用して生成するため、乱数に規則性が残っていた。
  • 開発した装置は、サーバーの電気回路内の抵抗から発生する「熱雑音」と呼ばれる不規則な熱を利用する。
  • 温度を電圧に変換して不規則な変化を計測する。
  • 米国立標準技術研究所(NIST)が策定した乱数の品質検定「SP-800-22」の基準を満たし、高速で乱数を生成する。






ダイヤを使って量子暗号を中継
2015年、横浜国立大学の小坂英男教授らは、量子暗号通信に使う中継技術を開発した。 

人工ダイヤモンドを使うことで、量子暗号通信に不可欠な「量子もつれ」の状態を維持する。
  • 量子暗号通信は光の粒(光子)に情報を乗せる。
  • 量子もつれの状態にある光子のペアが必要になる。
  • ダイヤが量子もつれ状態を長く維持できる。





(TWINE)トゥワイン
2012年、NECは小型のセンサーにも搭載しやすい新しい暗号技術「TWINE」を開発した。

一般的な暗号技術「ALS」と比べて回路の大きさは約1/6。
処理速度は従来技術と同レベル。LSI(大規模集積回路)に組み込みソフトして活用しても性能は落ちない。




関連情報 盗聴」「脳指紋検査」「IPA(情報処理推進機構)近赤外光」「アルファ波






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