【JavaScript】クリプトグラフィーの基本原理と実装方法

概要

クリプトグラフィーは、データを暗号化してセキュリティを確保するための技術です。JavaScriptを使用してクリプトグラフィーを実装する方法を理解することは、Webアプリケーションのセキュリティを向上させる上で重要です。この記事では、クリプトグラフィーの基本原理とJavaScriptを使用した実装方法について解説します。

コンテンツ

クリプトグラフィーの基本原理
JavaScriptを使用したクリプトグラフィーの実装方法
対称鍵暗号と非対称鍵暗号の違い
実際の使用例とサンプルコード
まとめ

1. クリプトグラフィーの基本原理

クリプトグラフィーは、暗号化（データを非可逆的に変換すること）と復号化（暗号文を元の平文に戻すこと）の技術です。主な目的は、データの機密性、整合性、認証、および非否認性を確保することです。クリプトグラフィーには、対称鍵暗号と非対称鍵暗号の2つの主要な種類があります。

2. JavaScriptを使用したクリプトグラフィーの実装方法

JavaScriptを使用してクリプトグラフィーを実装するためには、Web Cryptography APIを活用することが一般的です。このAPIを使用すると、ブラウザ上で安全な暗号化操作を実行することが可能です。以下は、Web Cryptography APIを使用した基本的な暗号化と復号化の手順の例です。


// メッセージの暗号化

async function encryptMessage(message, publicKey) {

  const encoder = new TextEncoder();

  const data = encoder.encode(message);

  const encryptedData = await window.crypto.subtle.encrypt(

    {

      name: 'RSA-OAEP',

      modulusLength: 2048,

      publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]),

      hash: 'SHA-256'

    },

    publicKey,

    data

  );

  return encryptedData;

}



// 暗号文の復号化

async function decryptMessage(encryptedData, privateKey) {

  const decryptedData = await window.crypto.subtle.decrypt(

    {

      name: 'RSA-OAEP',

      modulusLength: 2048,

      publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]),

      hash: 'SHA-256'

    },

    privateKey,

    encryptedData

  );

  const decoder = new TextDecoder();

  const decryptedMessage = decoder.decode(decryptedData);

  return decryptedMessage;

}



// 鍵の生成

async function generateKeyPair() {

  const keyPair = await window.crypto.subtle.generateKey(

    {

      name: 'RSA-OAEP',

      modulusLength: 2048,

      publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]),

      hash: 'SHA-256'

    },

    true,

    ['encrypt', 'decrypt']

  );

  return keyPair;

}



// 鍵の生成と暗号化、復号化の例

(async () =&gt; {

  const keyPair = await generateKeyPair();

  const publicKey = keyPair.publicKey;

  const privateKey = keyPair.privateKey;



  const message = 'Hello, World!';

  const encryptedData = await encryptMessage(message, publicKey);

  const decryptedMessage = await decryptMessage(encryptedData, privateKey);



  console.log(decryptedMessage);  // Output: Hello, World!

})();

3. 対称鍵暗号と非対称鍵暗号の違い

対称鍵暗号では、同じ鍵を暗号化と復号化の両方に使用します。一方、非対称鍵暗号では、異なる鍵を暗号化と復号化に使用します。非対称鍵暗号は、公開鍵と秘密鍵の組み合わせを使用するため、送信者と受信者が異なる鍵を持つことができます。

4. 実際の使用例とサンプルコード

以下は、JavaScriptを使用した実際の使用例とサンプルコードです。この例では、Web Cryptography APIを使用して、テキストの暗号化と復号化を行います。


// メッセージの暗号化

async function encryptText(text, key) {

  const encodedText = new TextEncoder().encode(text);

  const encryptedData = await window.crypto.subtle.encrypt({ name: 'AES-GCM', iv: window.crypto.getRandomValues(new Uint8Array(12)) }, key, encodedText);

  return encryptedData;

}



// 暗号文の復号化

async function decryptData(encryptedData, key) {

  const decryptedArrayBuffer = await window.crypto.subtle.decrypt({ name: 'AES-GCM', iv: new Uint8Array(12) }, key, encryptedData);

  return new TextDecoder().decode(decryptedArrayBuffer);

}



// 鍵の生成

async function generateKey() {

  return await window.crypto.subtle.generateKey({ name: 'AES-GCM', length: 256 }, true, ['encrypt', 'decrypt']);

}



// 鍵の生成と暗号化、復号化の例

(async () =&gt; {

  const key = await generateKey();

  const text = 'Hello, World!';

  const encryptedData = await encryptText(text, key);

  const decryptedText = await decryptData(encryptedData, key);



  console.log(decryptedText);  // Output: Hello, World!

})();

5. まとめ

JavaScriptを使用してクリプトグラフィーを実装する際には、Web Cryptography APIを活用することで、安全な暗号化操作を実行することができます。対称鍵暗号と非対称鍵暗号の基本的な原理を理解し、それぞれの実装方法を把握することが重要です。セキュリティを向上させるために、クリプトグラフィーの基本原理と実装方法について深く理解することをお勧めします。

よくある質問

Q. クリプトグラフィーとは何ですか？
A: クリプトグラフィーは、データを暗号化してセキュリティを確保するための技術です。データを非常に複雑な形に変換し、認証されたユーザーだけが元のデータを復号できるようにします。
Q. JavaScriptでのクリプトグラフィーの実装は可能ですか？
A: はい、JavaScriptでは、ハッシュ関数、暗号化、復号化などのクリプトグラフィー関連の機能を実装することができます。WebブラウザやNode.jsなどで利用されています。
Q. クリプトグラフィーの基本原理にはどのようなものがありますか？
A: クリプトグラフィーの基本原理には、対称鍵暗号、公開鍵暗号、ハッシュ関数、デジタル署名などがあります。それぞれ異なる用途に利用されており、セキュリティの実現に役立っています。
Q. クリプトグラフィーを使用するメリットは何ですか？
A: クリプトグラフィーを使用することで、データの機密性、整合性、認証性を確保することができます。また、安全な通信やデータの保護に役立ちます。
Q. JavaScriptでのクリプトグラフィー実装の注意点はありますか？
A: JavaScriptでのクリプトグラフィー実装においては、セキュリティに対する注意が必要です。鍵の生成や保存、暗号化アルゴリズムの選択など、慎重な実装が求められます。また、安全な通信環境の確保も重要です。