【新暗号技術】CRYSTALS Dilithiumとは

カヲル

今回は現在の暗号化技術であるRSA暗号の課題とその解決策となるCRYSTALS Dilithiumについて説明するよ。

RSA暗号の課題に入る前に量子コンピュータについて簡単に説明します。

量子コンピュータとは

現在、米中などを中心に量子コンピュータ（Quantum computer）の開発競争が激化しています。

量子コンピュータとは、「量子重ね合わせ」や「量子もつれ」といった量子力学の現象を利用して、従来型のコンピュータ（古典コンピュータ）が解くことができなかった複雑な計算を行うコンピュータのことです。

古典コンピュータでは解くのに時間を要する問題も、短時間で解ける可能性があるため、新薬の開発やAIの性能向上などに期待されています。

しかし、量子コンピュータが普及するとデメリットもあります。その一つが現在の暗号化技術が破られる可能性があることです。

カヲル

半導体技術を基礎とした古典コンピュータは半導体の微細化の限界が見えてきていて、「ムーアの法則」の終焉が近づいていることも、開発競争激化の要因になっているよ。

二者間が離れた場所で通信を行うとき、その中間で第三者に傍受される（盗み見される）可能性があります。

個人情報やクレジットカードの情報など、秘密情報をやり取りするときは決められたルールに従い暗号化し、仮に第三者に傍受されても分からなくする必要があります。その暗号化技術の一つにRSA暗号があります。

暗号化したデータは受け取り側で解読する必要がありますが、これを復号化と言います。この作業をするにあたり、公開鍵、秘密鍵と言うものを用います。

まず、暗号化する手順としては以下の通りです。ここでは暗号を作って送る側をAさん、暗号を復号化する側をBさんとします。

Bさんが秘密鍵を作成します。
具体的には２つの大きな数の素数p, qを秘密鍵とします。
p, qは復号化するための鍵でAさんには送りません。

【例】p = 5, q = 11（例は説明を簡易化するため小さい素数とします）
Bさんは公開鍵として２つの整数n, eを用意します。
・nはpとqをかけたもの
・eはp-1, q-1と互いに素な数

【例】n = 55, e = 3
Bさんは秘密鍵は送らずに公開鍵をAさんに送ります。
Aさんは暗号化するデータ（文字列など）をコンピュータで扱える数字へ変換します。
なお、暗号化されていないデータのことを平文と言います。

【例】( * . * ) ⇒ 40 42 46 42 41
Aさんはその数字をe乗し、nで割った余りを暗号化したデータ（暗号文）とします。

【例】35 03 41 03 06
AさんはBさんへ暗号文を送ります。