暗号化

暗号化とは

暗号化 (Encryption) は、平文 (Plaintext) を暗号文 (Ciphertext) に変換し、鍵を持つ者だけが復号できるようにする技術である。保存時の暗号化 (Encryption at Rest) と転送時の暗号化 (Encryption in Transit) がある。

対称鍵 vs 非対称鍵

対称鍵と非対称鍵の違いを以下にまとめる。

方式	鍵	速度	用途
対称鍵 (AES)	暗号化と復号に同じ鍵	高速	データの暗号化
非対称鍵 (RSA, ECDH, ECDSA)	公開鍵と秘密鍵のペア	低速	鍵交換 (RSA, ECDH)、デジタル署名 (RSA, ECDSA)

TLS での組み合わせ

TLS での組み合わせを図で示す。

1. 非対称鍵で鍵交換 (TLS 1.3 は ECDHE/DHE のみ・TLS 1.2 では RSA 鍵輸送も可)
2. 共有された対称鍵でデータを暗号化 (AES-256-GCM)
→ 非対称鍵の安全性 + 対称鍵の速度を両立

鍵交換に使う鍵と署名に使う鍵は役割が別である。ECDSA は署名専用で鍵交換には使えず、楕円曲線で鍵交換を行うのは ECDH (TLS では一時鍵を使う ECDHE) である。TLS 1.3 (RFC 8446) では静的 RSA と静的 Diffie-Hellman の暗号スイートが削除され、鍵交換は前方秘匿性のある (EC)DHE のみになった。そのため TLS 1.2 時代の「RSA で鍵を送る」図は 1.3 では成り立たない。

AWS での暗号化

保存時の暗号化 (At Rest)

S3 は 2023 年 1 月 5 日以降、新規オブジェクトを既定で SSE-S3 (S3 マネージドキー) により暗号化する。鍵の管理を自分で握りたい場合は SSE-KMS・DSSE-KMS・SSE-C を選ぶ。DynamoDB は保存時の暗号化を無効化できず、鍵は AWS 所有キー (既定・追加料金なし)・AWS マネージドキー・カスタマー管理キーの 3 種から選ぶ。EBS は AES-256、RDS は AES-256 (KMS) で暗号化する。

転送時の暗号化 (In Transit)

ブラウザから CloudFront は TLS 1.2/1.3、CloudFront から ALB は TLS、Lambda から DynamoDB は TLS (自動) で暗号化される。

エンベロープ暗号化

エンベロープ暗号化を図で示す。

1. KMS がデータキー (平文 + 暗号化済み) を生成
2. 平文のデータキーでデータを暗号化
3. 平文のデータキーを破棄
4. 暗号化済みデータキー + 暗号化データを保存

復号:
1. 暗号化済みデータキーを KMS に送信
2. KMS がマスターキーでデータキーを復号
3. 復号されたデータキーでデータを復号

ハッシュ (一方向)

暗号化と異なり、ハッシュは復号できない。パスワードの保存には bcrypt、データの整合性検証には SHA-256、メッセージ認証には HMAC を使用する。

// ❌ パスワードを平文で保存
await db.put({ password: 'secret123' });

// ✅ bcrypt でハッシュ化して保存
import bcrypt from 'bcrypt';
const hash = await bcrypt.hash('secret123', 10);
await db.put({ passwordHash: hash });

実務での活用方法は関連書籍にも詳しい。