デジタル署名とは｜初心者向けに仕組み・種類・法的効力をわかりやすく解説
デジタル署名とは？初心者向けに仕組み・種類・法的効力を図解でわかりやすく解説し、実務での活用法と安全性ポイントも紹介
デジタル署名（またはデジタル署名方式）は、非対称暗号の一種で、送信側の秘密鍵でメッセージに署名し、受信側が対応する公開鍵でその署名を検証する仕組みです。良い実装のデジタル署名は、受信者に対して「そのメッセージは主張された送信者によって作成された」「送信後にメッセージが改ざんされていない」と信じさせることができます（関連するアルゴリズムについてはアルゴリズムの項を参照してください）。
仕組み（基本の流れ）
- 送信者はまずメッセージのハッシュ値を計算します（例：SHA-256）。
- そのハッシュ値を送信者の秘密鍵で暗号処理して「署名」を生成します。
- メッセージと署名を受信者に送ります。
- 受信者は送られてきたメッセージのハッシュを同じハッシュ関数で再計算し、送信者の公開鍵で署名を復号して得られるハッシュと照合します。
- 一致すれば、メッセージは送信者によるもので改ざんされていないと判断できます。
主な性質（利点）
- 真正性（Authenticity）：署名が特定の秘密鍵の所有者によることを示す。
- 完全性（Integrity）：署名検証が成功することでメッセージが改ざんされていないことが確かめられる。
- 否認防止（Non-repudiation）：正しく管理された秘密鍵が漏れていなければ、署名者は「署名していない」と後で否定しにくい。
- 手書き署名と比べて複製や改ざんが困難であり、監査や自動検証に適しています（参考：従来の手書き署名との比較）。
主なアルゴリズム（代表例）
- RSA署名（RSA）
- DSA（Digital Signature Algorithm）
- 楕円曲線署名（ECDSA）およびEdDSA（Ed25519 など） — 鍵長が短く効率が良い
- これらは通常、ハッシュ関数（SHA-2, SHA-3 など）と組み合わせて使われます。
電子署名との違い
電子署名は、署名の意味（署名済みであることや合意の意思など）を広く含む用語です。すべての電子署名が暗号的なデジタル署名を使っているわけではありませんが、多くの場面でデジタル署名は電子署名の実装手段として用いられます。つまり、「電子署名」＝法的・概念上の広い概念、「デジタル署名」＝暗号技術を用いた具体的手段と考えるとわかりやすいです（実装は暗号技術を用いて行われます）。
法的効力と利用例
国や地域によって電子署名・デジタル署名の法的位置づけは異なります。米国や欧州連合などでは、一定の条件を満たす電子署名に法的効力が認められることが多く、契約や申請手続きで広く使われています。デジタル署名は行政手続きや企業間取引、電子申告、ソフトウェア配布の署名、TLS証明書による通信の証明など、さまざまな場面で利用されています。
インドでは、デジタル署名証明書（DSC: Digital Signature Certificate）が普及しており、企業登記や確定申告、政府の電子申請で頻繁に用いられます。2000年の情報技術法（IT Act）で一定の電子署名やデジタル署名に法的効力が認められています。
運用上の注意点
- 秘密鍵の管理が最も重要です。秘密鍵が漏れると署名の信頼性が失われます。
- 公開鍵の正当性を保証するために、証明書やPKI（公開鍵基盤）、認証局（CA）が使われます。証明書失効リスト（CRL）やOCSPによる失効チェックも必要です。
- 署名のタイムスタンプ（署名が行われた日時の証明）を付けることで、後日の否認や鍵の失効との関係を明確にできます。
- アルゴリズムやハッシュ関数にも脆弱性が出ることがあるため、推奨される方式や鍵長を最新の標準に合わせて更新する必要があります。
まとめると、デジタル署名は暗号技術に基づく強力な手段であり、正しく運用すれば電子取引や文書の信頼性を高める重要な技術です。利用時は鍵管理・証明書管理・法的要件を十分に確認してください。
デジタル署名スキーム
デジタル署名システムは、通常、3つのアルゴリズムで構成されています。
- メッセージと秘密鍵を入力して署名を出力する署名アルゴリズム。
- メッセージ、公開鍵、署名が与えられた場合、署名検証アルゴリズムは、承認するか拒否するかを決定します。
電子署名システムでは、主に2つのプロパティが要求されます。
- 固定メッセージと固定秘密鍵から生成された署名は、そのメッセージと対応する公開鍵で検証する必要があります。
- 秘密鍵を所有していない人のために有効な署名を生成することは計算上不可能なはずです。
デジタル署名のセキュリティと攻撃
GMR署名方式。
1984年、Shafi Goldwasser、Silvio Micali、Ronald Rivestは、デジタル署名方式のセキュリティ要件を厳密に定義した最初の人となりました。彼らは、署名方式の攻撃モデルの階層構造を記述し、GMR署名方式も提示した。GMR方式は、適応的な選択メッセージ攻撃に対して安全であることが証明されました。攻撃者が自分の選択したメッセージの署名を受け取っても、追加のメッセージの署名をコピーすることはできません。
Goldwasser、Micali、Rivestは、その基礎となる論文の中で、デジタル署名に対する攻撃モデルの階層構造を明らかにしている。
- 鍵のみの攻撃では、攻撃者には公開検証鍵のみが与えられる。
- 既知のメッセージ攻撃では、攻撃者が知っているが攻撃者が選択していない様々なメッセージの有効な署名を攻撃者に与えます。
- 適応的選択メッセージ攻撃では、攻撃者はまず、攻撃者が選択した任意のメッセージの署名を学習する。
また、攻撃結果の階層についても記述されています。
- 完全にブレークすると、署名鍵が復元されます。
- 万能な偽造攻撃は、あらゆるメッセージの署名を偽造する能力をもたらします。
- 選択的な偽造攻撃では、相手が選択したメッセージに署名が入ります。
- 実存的フォージェリは、単に、相手がまだ知らない有効なメッセージ/シグネチャのペアに結果が出るだけである。
したがって、最も強力なセキュリティの概念は、適応的に選択されたメッセージ攻撃の下での実存的フォージェリに対するセキュリティである。
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質問と回答
Q: デジタル署名とは何ですか?
A: デジタル署名またはデジタル署名方式は、安全でない経路で送信されたメッセージの信憑性を検証するために使用される非対称暗号の一種です。
Q:デジタル署名は従来の手書き署名と比較してどうですか?
A: 適切に実装されたデジタル署名は、手書きタイプよりもコピーが難しく、署名者が自分の秘密鍵が秘密のままであると主張しながら、メッセージに署名していないとうまく主張できないことを確認するためのものです。
Q:電子署名とデジタル署名は同じものですか?
A: いいえ、電子署名は署名の意味を持つあらゆる電子データを指しますが、すべての電子署名が電子署名を使用しているわけではありません。
Q: インドでは、電子署名やデジタル署名に法的な意味はあるのでしょうか?
A: インドでは、電子署名は法的な意味を持ちませんが、デジタル署名は2000年情報技術法（Information Technology Act 2000）により法的な有効性を持っています。
Q: デジタル署名証明書(DSC)とは何ですか?
A: デジタル署名証明書（DSC）は、インドではビジネス関連文書の電子ファイルや所得税申告などに広く利用されています。
Q:電子署名はどの国で常用されていますか?
A: デジタル署名は米国、ヨーロッパ諸国、インドで政府機関や民間企業で定期的に使用されています。
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