事前共有鍵（PSK）：対称暗号方式における共有秘密

特性と一般的な形式

PSKの特性は、それを使用するプロトコルによって異なる。任意の文字列を受け入れるシステムもあれば、特定の表現形式を要求するシステムもある。代表的な形式には、次のものがある。

• 人が記憶しやすいパスワードまたは短いパスフレーズ。入力は容易だが、通常はエントロピーが低い。
• 単語または句から成る長いパスフレーズ。エントロピーを高めるため、Dicewareなどの手法で生成されることがある。
• 機械利用に適した16進数鍵またはバイナリデータ。乱数生成器により作成される場合が多い。

プロトコルはPSKを直接鍵として扱うことも、鍵導出関数に入力して、よりよい特性を持つセッション鍵を生成することもある。秘密情報の強度は予測不能性（エントロピー）と長さに左右され、多くのシステムでは最小要件が文書化されている。

配布、保管、管理

PSKは使用前に共有する必要があるため、安全な配布と慎重なライフサイクル管理が不可欠である。一般的な配布方法には、鍵を物理的に手渡す方法、保護された管理チャネルを使用する方法、製造時に機器へプロビジョニングする方法がある。導入後のPSKは安全に保管すべきであり、理想的には保護ストレージまたはハードウェアセキュリティモジュールに格納する。定期的な鍵のローテーション、無関係なシステム間での鍵の再利用の回避、可能な場合のセッションごとに導出した鍵の使用が、推奨される実務である。

セキュリティ上の考慮事項と制限

PSKに基づく方式には、いくつかの実用上の制限がある。攻撃者がPSKを入手すれば、参加者になりすましたり、その秘密で保護された通信を復号したりできる。全体の安全性は、使用する暗号システムにも依存する。すなわち、暗号化のアルゴリズムと実効的な鍵長が、総当たり攻撃に対する耐性を左右する。人間が選んだパスワードや短いパスフレーズは、特に攻撃者が交換データを取得し、稼働中のエンドポイントと対話せずに推測を試せるプロトコルでは、オフラインの辞書攻撃や総当たり攻撃に弱い。

広く展開されているPSK用途の一部には、既知の問題点がある。たとえば、WEPなど初期の無線規格は設計上の欠陥により破られた。また、現代のWPA事前共有鍵モード（WPA-PSK／WPA2-PSK）であっても、パスフレーズが弱ければオフラインでの解析を受けやすい。暗号学的に安全な水準に達するには、長くランダムに生成された鍵、または高エントロピーのパスフレーズを使用し、適切な場合にはPBKDF2、scryptなどの強力な鍵導出関数を適用する必要がある。

一般的な用途と代替手段

PSKは、公開鍵基盤の利用が現実的でない場面で広く使われている。例として、小規模オフィスや家庭用のルーター、一部のVPN構成（IPsec IKE事前共有鍵）、制約のあるIoT機器、一部のTLS-PSKプロファイルが挙げられる。初期設定を簡略化できる一方、大規模環境では管理上の負担が増す。より強い性質をもつ代替手段には、認証付きDiffie-Hellman鍵交換や完全な公開鍵証明書があり、これらは完全前方秘匿性と接続ごとの鍵確立を容易にする。

要するに、事前共有鍵は、共通鍵による認証と暗号化のための、単純で広く使われる仕組みである。適切に利用するには、安全なチャネルによる安全な配布、十分なエントロピーと長さ（鍵長）、そして鍵の漏えいに伴うリスクを抑える堅実な運用が必要となる。強い秘密情報を選ぶ実践的な指針としては、Dicewareのような手法や、十分に検証された鍵導出関数が一般に推奨される。

さらに読むには、暗号技術の一般的な入門、Wi-FiとそのPSKモードに関するWi-Fiセキュリティの解説、ならびにWEPおよびWPAの技術的分析が、実装者によるトレードオフの理解に役立つ。