メッセージダイジェストとは
メッセージダイジェスト（Message Digest）とは、任意の長さの入力データから計算される、固定長の短いデータ列であり、データの完全性検証に用いられるハッシュ関数の出力値のこと。
メッセージダイジェスト（Message Digest）は、暗号技術におけるハッシュ関数（Hash Function）の出力値を指す専門用語です。
これは、任意の長さのメッセージやデータから計算される、一意性を持つ固定長の短いデータ列であり、主にデータの完全性（Integrity）を検証するために使用されます。メッセージダイジェストは、入力データのごくわずかな変更であっても、全く異なる出力値となる特性（雪崩効果）を持つため、データの改ざんを効率的に検出することが可能です。
メッセージダイジェスト の基本的な概念
ハッシュ関数は、以下の二つの主要な特性を持つ、一方向性の数学的アルゴリズムです。
- 一方向性（One-Way Function）: メッセージからメッセージダイジェストを計算することは容易ですが、逆にメッセージダイジェストから元のメッセージを復元すること、あるいは同じメッセージダイジェストを生成する別のメッセージを見つけること（原像計算困難性）は、計算上非常に困難です。
- 衝突耐性（Collision Resistance）: 異なる二つのメッセージが同じメッセージダイジェストを生成すること（衝突）は、計算上非常に困難です。これが破られると、悪意のある攻撃者が元のメッセージを改ざんし、同じダイジェストを持つ別のメッセージを生成して、改ざんを隠蔽できる可能性があります。
メッセージダイジェストの生成と利用プロセス:
- 生成: 送信者は、送信したい元のメッセージ M をハッシュ関数 H に入力し、メッセージダイジェスト D を計算します。
このメッセージダイジェスト D は、元のメッセージ M と共に受信者に送られます（または別途保管されます）。
- 検証: 受信者は、受信したメッセージ M′ を同じハッシュ関数 H に入力し、新たなメッセージダイジェスト D′ を計算します。
そして、D′ と、送信者から受け取ったメッセージダイジェスト D を比較します。
- もし D′=D であれば、メッセージ M′ は元のメッセージ M から改ざんされていないと判断できます。
- もし D′=D であれば、メッセージ M′ は途中で改ざんされたか、データ転送中に破損したと判断されます。
このメカニズムにより、受信者はメッセージの内容が意図せず、あるいは悪意を持って変更されていないことを確認できます。
メッセージダイジェスト の種類と特徴
メッセージダイジェストを生成する具体的なハッシュ関数には、いくつかの標準化されたアルゴリズムが存在します。
- MD5（Message Digest Algorithm 5）: かつて広く使われていましたが、現在では衝突攻撃に対する脆弱性が発見されており、セキュリティ目的での新規利用は推奨されません。出力長は128ビット（16バイト）です。
- SHA-1（Secure Hash Algorithm 1）: MD5と同様に、現在では衝突攻撃に対する脆弱性が報告されており、特に金融システムや政府機関など、高いセキュリティが求められる用途での利用は推奨されません。出力長は160ビット（20バイト）です。
- SHA-2（Secure Hash Algorithm 2）: SHA-1の改良版であり、SHA-256、SHA-512など、異なる出力長を持つ複数のアルゴリズムの総称です。現在広く利用されており、一般的に安全であると見なされています。
- SHA-256: 出力長256ビット（32バイト）。ビットコインなどの暗号通貨でも利用されています。
- SHA-512: 出力長512ビット（64バイト）。
- SHA-3（Secure Hash Algorithm 3）: 既存のSHA-2とは異なるアルゴリズムに基づいて開発された新しいハッシュ関数です。SHA-2が将来的に脆弱性を持つ可能性に備えて、米国国立標準技術研究所（NIST）によって選定されました。
メッセージダイジェスト の応用分野
メッセージダイジェストは、その完全性検証の特性から、多岐にわたる分野で利用されています。
- デジタル署名（Digital Signature）: メッセージそのものではなく、そのメッセージダイジェストに対して暗号化署名を行うことで、効率的にメッセージの認証性、完全性、否認防止を保証します。これにより、大規模なメッセージを直接暗号化するよりも計算コストを大幅に削減できます。
- パスワードの保存: パスワードそのものをデータベースに保存するのではなく、パスワードのメッセージダイジェストを保存します。ユーザーがログインする際、入力されたパスワードのメッセージダイジェストを計算し、保存されているダイジェストと比較することで認証します。これにより、万が一データベースが漏洩しても、パスワードの原文が直ちに露呈するのを防ぎます（ただし、レインボーテーブル攻撃対策としてソルトとストレッチングを併用することが必須です）。
- ソフトウェアの整合性チェック: ソフトウェアのダウンロードファイルやシステムアップデートファイルが改ざんされていないかを確認するために、提供元がメッセージダイジェストを公開し、ユーザーがダウンロード後にそのダイジェストを検証します。
- ブロックチェーンと暗号通貨: ブロックチェーン技術において、各ブロックのデータ（トランザクションなど）のハッシュ値が次のブロックに組み込まれることで、データの改ざんを防ぎ、チェーン全体の完全性を保証します。
- データストレージとバックアップ: 保存されたデータやバックアップファイルの完全性を定期的に検証するために、メッセージダイジェストが利用されます。
- ファイル比較: 二つのファイルが完全に同一であるかを確認する際に、それぞれのファイルのメッセージダイジェストを比較することで、高速かつ正確な比較が可能です。
メッセージダイジェストは、任意の長さの入力データから計算される、固定長の短いデータ列であり、暗号技術におけるハッシュ関数の出力値です。その一方向性と衝突耐性という特性により、データの完全性検証に不可欠な役割を果たします。
MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-3などの多様なハッシュアルゴリズムによって生成され、デジタル署名、パスワード保存、ソフトウェアの整合性チェック、ブロックチェーン、データストレージの検証など、情報セキュリティとデータ管理の様々な分野でその応用がなされています。
データの信頼性を保証するための基礎的な技術として、極めて重要な位置を占めています。
関連用語
お問い合わせ
システム開発・アプリ開発に関するご相談がございましたら、APPSWINGBYまでお気軽にご連絡ください。
APPSWINGBYの
ソリューション
APPSWINGBYのセキュリティサービスについて、詳しくは以下のメニューからお進みください。
システム開発
既存事業のDXによる新規開発、既存業務システムの引継ぎ・機能追加、表計算ソフトによる管理からの卒業等々、様々なWebシステムの開発を行っています。
iOS/Androidアプリ開発
既存事業のDXによるアプリの新規開発から既存アプリの改修・機能追加まで様々なアプリ開発における様々な課題・問題を解決しています。
リファクタリング
他のベンダーが開発したウェブサービスやアプリの不具合改修やソースコードの最適化、また、クラウド移行によってランニングコストが大幅にあがってしまったシステムのリアーキテクチャなどの行っています。
ご相談・お問い合わせはこちら
APPSWINGBYのミッションは、アプリでビジネスを加速し、
お客様とともにビジネスの成功と未来を形作ること。
私達は、ITテクノロジーを活用し、様々なサービスを提供することで、
より良い社会創りに貢献していきます。
T関する疑問等、小さなことでも遠慮なくお問合せください。３営業日以内にご返答致します。
ご相談・お問合せはこちら
APPSWINGBYのミッションは、アプリでビジネスを加速し、お客様とともにビジネスの成功と未来を形作ること。
私達は、ITテクノロジーを活用し、様々なサービスを提供することで、より良い社会創りに貢献していきます。
IT関する疑問等、小さなことでも遠慮なくお問合せください。３営業日以内にご返答させて頂きます。
