本記事は拙ブログ記事「暗号化とハッシュ化に関する基本的な事柄まとめ - the world as code」のリファイン版です。

• 暗号化とハッシュ化は違う。暗号化はデータの秘匿を目的としており、適切な鍵を用いることで復号が可能。ハッシュ化はデータの置換がそもそもの目的であり、ハッシュ関数により一定のフォーマットへ不可逆の変換を行う。
• ただし、衝突耐性を持つことなどにより、セキュリティ用途に適する「暗号学的ハッシュ関数」というものもあるらしい。デジタル署名やメッセージ認証符号への使用を目的とされており、逆にチェックサム等に使用するには計算が「重い」。

暗号

アルゴリズム

RSA

• 公開鍵暗号。素因数分解の計算難度を根拠としたもの。なおRSAは発明者の名前から取られたものであり、何かの略ではない。
• SSHログイン時の鍵認証やSSL認証など、広く使われる。
• 秘密鍵生成コマンドとしてopenssl genrsaがある。SSH鍵認証ではssh-keygenを用いる。

DSA

• Digital Signature Algorithm
• 公開鍵暗号。根拠は離散対数問題の困難性。
• SSH2が出た頃、特許が云々の関係でRSAの使用が推奨されなくなり、こっちが使われたりしたらしい。今は解消しているので、改めてRSAが推奨されている。
• ssh-keygenの暗号化方式に指定することも可能だが、特に理由がなければ、あえてDSAを使う必要はなさそう。
• 楕円曲線を用いたECDSAという変種がある。楕円曲線暗号はより短い鍵長で高い強度が保てるので、ポストRSAとして注目される。（@ITの技術解説を読んだがよくわからない）。ただしMacの標準SSH等、ECDSAに対応していない環境もまだ多いので注意が必要。

DES

• Data Encryption Standard
• 共通鍵暗号。鍵長56bitのブロック暗号。
• 鍵長が短すぎるため、現在では安全ではないとされるが、暗号化復号化処理を3回実行するトリプルDESという形で実用されている。
• openssl genrsaでの秘密鍵生成時に、パスフレーズによるトリプルDESでの暗号化を施すため、-des3オプションが用いられる。

AES

• Advanced Encryption Standard
• 共通鍵暗号。DESの安全性低下に伴い開発された、鍵長128bit超のブロック暗号。
• zipやrarの暗号化等で用いられている。

xx bitってなに？

暗号化に用いる暗号鍵の桁数（鍵長）を示す。同じアルゴリズムを用いても鍵が異なれば暗号化結果は変化する。従って鍵を特定されなければ情報漏洩の問題はない。鍵長が長ければ長いほどパターンの数も増えるため、強度は増すことになる。

暗号強度の2010年問題

• コンピューターの計算処理性能の向上に伴い、暗号強度は相対的に下がっていく。このため2010年をもって、アメリカ政府では1024bit以下のRSA、DSA暗号、160bit以下のECDSA、また2TDESとSHA-1の使用を廃止している。
• 最新のssh-keygenはデフォルトの鍵生成がRSAの2048bitになっているので、特に気にする必要はないが、念押しするのであればssh-keygen -t rsa -b 2048と指定できる。

ハッシュ

ソルト

ハッシュ化前に対象文字列に付加するランダムな文字列。同一文字列のハッシュ化時に衝突が防げる、レインボーテーブルによる探索に対する妨害になる、といった利点がある。openssl passwdコマンドでは、-salt stirngオプションを用いることで、stringをソルトとしたパスワードのハッシュ化ができる。

ストレッチング

ハッシュ化を何重にも実施することで、攻撃を受けた場合の解析に必要な時間を長期化して時間を稼ぐ策。当然ながらハッシュ化も長期化、高負荷化するのでほどほどに。

フィンガープリント

SSH初回ログインで表示されるやつ。接続先サーバーに保存されている公開鍵etc/ssh/ssh_host_rsa_key.pubのハッシュ値。クライアント側では、一度接続したサーバーのフィンガープリントが~/.ssh/known_hostsに記述され、次回以降のログインで照合が行われる。変更があると、同一ホスト名もしくはIPを用いたサーバーなりすましの危険性もあるため、警告が表示される。ssh-keygen -lfで先の公開鍵を確認することにより、フィンガープリントの表示が可能。

アルゴリズム

md5

• Message Digest Algorythm 5
• 出力128bitのハッシュアルゴリズム。ファイル配布時のチェックサムなどに用いられる。
• 安全性は高くないことが判明しているため、日米ともにSHAの使用が推奨されている。
• コマンドはmd5sumあるいはopenssl md5を使用する。
• なおパスワードハッシュ化でよく用いられるopenssl passwdはmd5による実装。

sha

• Secure Hash Algorithm。暗号学的ハッシュ関数の一つ。
• SSL、SSH等で用いられる暗号化アルゴリズム。
• SHA-0,1,2,3が存在しており、SHA-1には脆弱性が存在するため、SSL証明書はSHA-2への全面移行が推奨されている。すでにGoogle ChromeではSHA-1による証明書に対して警告が表示される。
• SHA-2は鍵長によりSHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512といったバリエーションが存在する。
• 上述の通りopenssl passwdはSHA非対応だが、grub-cryptがSHA-2によるハッシュ化に使える模様。 参考: CentOS6.5でランダムSalt付きSHA-512のシャドウパスワードを生成する - ひろうぃんの雑記

ハッシュ化コマンドは何を使う？

インフラエンジニアとして、ハッシュ化を用いる機会が最も多いのはChef等のプロビジョニングツールでユーザーのパスワードを指定する場合なのだが、これをシェルコマンドで実行しようとするとopenssl passwdによるmd5ハッシュ化ぐらいしか手段がない。上述の通りmd5の安全性は高くないため、個人的には使用が躊躇われるところではあるのだが、世のChefハウツー記事等を見ているとだいたいがmd5 + saltでのハッシュ化で済ませている。いいのかな？

有効と思われる代替手段の一つにgrub-cryptコマンドがあり、これはSHA-256とSHA-512に対応しているが、GRUB Legacyのツールであるため、最近のサーバーだと導入されていないことが多い。なおGRUB2ではgrub2-mkpasswd-pbkdf2コマンドが後継となっているようだが、これはPBKDF2という鍵導出関数？によるハッシュ化を行うとのことで、ちょっと理解が追い付いていない。

他の手段としてはRuby、Perl、Python等のLLを使うというものがある。ワンライナーで書けるので、grub-cryptの使えない環境ならこれが一番スマートかもしれない。

参考

• sha512でハッシュされたsaltつきパスワードを生成するには | Nobwak's Lair