原題: Signal’s Post-Quantum Cryptographic Implementation
Signalが量子耐性を備えたトリプルラチェット暗号を実装しセキュリティを強化
メッセージングアプリSignalは、量子コンピュータ時代に備えた新たな暗号技術「トリプルラチェット」を導入しました。従来のダブルラチェットに加え、量子耐性を持つ第三のラチェットを並行して動作させることで、より強固なセキュリティを実現しています。
主要なポイント
- トリプルラチェット構造の採用：従来のダブルラチェットに加え、新たに量子耐性を持つ「Sparse Post Quantum Ratchet（SPQR）」を並行実装し、両者から鍵を取得して混合する方式を採用。
- 量子耐性の確保：SPQRは鍵封入メカニズム（KEM）を用いた量子耐性ラチェットであり、量子コンピュータによる攻撃に対してもメッセージの安全性を維持。
- 共同開発と学術発表：PQShield、産業技術総合研究所（AIST）、ニューヨーク大学との協力で設計され、Eurocrypt 2025やUsenix 25などの国際会議で詳細が発表されている。
- 前方秘匿性と侵害後セキュリティの強化：量子耐性ラチェットにより、過去のメッセージの秘密保持（前方秘匿性）や鍵漏洩後のセキュリティも向上。
- 既存のセキュリティを損なわず強化：従来のダブルラチェットの安全性を維持しつつ、量子耐性を追加することで、二重の防御層を実現。
技術的な詳細や背景情報
Signalの従来の暗号プロトコルは「ダブルラチェット」と呼ばれる方式を採用しており、Diffie-Hellman（DH）鍵交換を基盤にしています。これは通信の各メッセージごとに新しい鍵を生成し、過去の鍵が漏洩しても過去のメッセージを守る「前方秘匿性」を提供します。
しかし、量子コンピュータの発展により、DHや楕円曲線暗号（ECC）は将来的に破られるリスクがあります。これに対応するため、Signalは「鍵封入メカニズム（KEM）」という量子耐性のある暗号技術を用いた新たなラチェット「Sparse Post Quantum Ratchet（SPQR）」を追加しました。KEMは公開鍵暗号の一種で、鍵の安全な交換を可能にします。
トリプルラチェットでは、従来のダブルラチェットとSPQRの両方から鍵を取得し、暗号学的鍵導出関数（KDF）で混合して最終的な暗号鍵を生成します。これにより、一方のラチェットが破られてももう一方がメッセージを保護し続ける設計となっています。
この設計は、PQShield、AIST、ニューヨーク大学との共同研究によって進められ、国際的な暗号学会議で詳細が発表されています。特に、チャンク分割と呼ばれるデータの細分化技術や、標準化されたML-KEMの適用方法など、高度な技術的課題にも対応しています。
影響や重要性
量子コンピュータの実用化が進むと、現在広く使われている暗号技術が破られる可能性があります。Signalのトリプルラチェット実装は、こうした未来の脅威に先んじて対策を講じた先進的な取り組みです。
これにより、ユーザーは量子コンピュータによる攻撃が現実化しても、メッセージの秘密が守られる安心感を得られます。また、既存の暗号技術の安全性も損なわずに強化しているため、量子コンピュータに関心がないユーザーにとってもセキュリティ向上の恩恵があります。
さらに、このような量子耐性技術の実装は、他の通信プロトコルや暗号システムにも波及効果をもたらし、将来の安全な通信基盤の構築に寄与するでしょう。
まとめ
Signalが導入したトリプルラチェット暗号は、従来のダブルラチェットに量子耐性を持つSPQRを加えることで、量子コンピュータ時代に対応した強固なセキュリティを実現しました。鍵封入メカニズムを活用し、両者の鍵を混合する設計により、一方の暗号方式が破られても通信の安全性が保たれます。
この革新的な技術は、Signalのエンジニアリングチームと国際的な研究機関の協力によって支えられており、暗号学会議での発表を通じて透明性と信頼性が確保されています。量子コンピュータの脅威に備える上で、Signalのトリプルラチェットは今後のメッセージングセキュリティの重要な指標となるでしょう。
