認証付き暗号（AE）は、共通鍵暗号の暗号利用モードの一つで、暗号化と送信者の認証、さらに暗号文の完全性の確保を同時に行うために設計された技術です。
本記事では、認証付き暗号がどのように機能するか、またそれが通信セキュリティにおいてどのような役割を果たすのかを詳しく解説します。
暗号化技術における革新とその実用例についても触れていきます。
認証付き暗号（AE）の基本概念と目的
認証付き暗号（AE：Authenticated Encryption）は、単にデータを暗号化するだけでなく、暗号化されたメッセージの完全性（改竄されていないか）と認証（送信者が正当かどうか）を確認できる暗号化手法です。
通常、暗号化はメッセージの内容を秘匿し、第三者による盗聴を防ぎますが、通信相手が本物であるかどうかの確認や、伝送中にデータが改竄されていないかをチェックする機能は含まれていません。
認証付き暗号は、この3つの要素（秘匿性、認証、完全性）を一度に満たすために開発された技術です。
認証付き暗号の実装方法
認証付き暗号は、暗号化とメッセージ認証コード（MAC）を組み合わせて実装されます。
これにより、受信者は暗号文を復号し、同時に生成された認証コードを検証することができ、送信者の確認や改竄の検出が可能になります。
以下のような実装方法が考えられています：
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EtM（Encrypt-then-MAC）：平文をまず暗号化し、その後に暗号文からMACを生成して、暗号文とともに送信します。この方法は、IPsecやTLS、DTLSの拡張仕様として利用されています。
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E&M（Encrypt-and-MAC）：平文から暗号文とMACを同時に生成し、それを連結して送信する方式で、SSHなどでよく使用されます。
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MtE（MAC-then-Encrypt）：平文からMACを生成し、それを平文に連結してから暗号化します。この方法は、TLSなどで利用されています。
認証付き暗号のプロトコルと利用例
認証付き暗号は、さまざまなプロトコルにおいて使用されています。
その中でも特に重要なのが、IPsec、TLS、SSHなどです。
これらのプロトコルでは、認証付き暗号を活用して、通信のセキュリティを確保しています。
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IPsec：VPN（仮想プライベートネットワーク）などで利用される通信プロトコルで、認証付き暗号を用いて、データの完全性と認証を確保しています。
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TLS（Transport Layer Security）：インターネット上で安全にデータをやり取りするためのプロトコルで、認証付き暗号を利用して、通信の暗号化と認証を行います。
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SSH（Secure Shell）：リモートサーバーに安全に接続するためのプロトコルで、認証付き暗号によって、接続の安全性を保っています。
認証付き暗号の利点とセキュリティ強化
認証付き暗号を使用する最大の利点は、セキュリティの強化です。
これにより、メッセージが送信される途中での改竄を防ぐだけでなく、送信者が正当であることを確認できるため、なりすまし攻撃や中間者攻撃（Man-in-the-Middle attack）から守ることができます。
また、認証付き暗号は、シンプルで効率的な手法として、ネットワーク通信やデータ交換の際に非常に有用です。
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セキュリティの向上：データが改竄されていないことや、送信者の認証を確認できるため、信頼性の高い通信を実現できます。
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利便性：単一の暗号化モードで、複数のセキュリティ要件（認証、秘匿性、完全性）を満たすことができるため、管理が簡素化されます。
まとめ
認証付き暗号（AE）は、暗号化に加えて、送信者の認証とデータの完全性を確保するための重要な技術です。
これにより、通信の信頼性が大幅に向上し、セキュリティを強化することができます。
EtM、E&M、MtEなどの実装方法を利用することで、さまざまなプロトコルやシステムでセキュアな通信が可能となります。
ネットワーク通信やデータ交換の安全性を確保するために、認証付き暗号は今後ますます重要な技術となるでしょう。