原題: Signal’s Post-Quantum Cryptographic Implementation
Signal、量子耐性を備えた新しいトリプルラチェット暗号技術を導入
メッセージングアプリSignalが、量子コンピュータ時代に対応するための新しい暗号技術を導入しました。従来のダブルラチェット暗号に加え、量子耐性を持つ第三のラチェットを並行して実装することで、セキュリティを大幅に強化しています。
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ラチェット（SPQR）を並行して動作させる設計。
- 鍵の混合による強固な暗号鍵生成：両方のラチェットから鍵を取得し、鍵導出関数（KDF）で混合することで、量子耐性と従来のセキュリティを両立。
- 共同開発と学術的検証：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やUsenixなどの国際会議で詳細が発表。
- 前方秘匿性と侵害後セキュリティの強化：量子耐性を持ちながらも、過去のメッセージの安全性を確保し、将来の鍵漏洩にも耐える設計。
- セキュリティの冗長性と耐障害性：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ため、全体の安全性が倍増。
技術的な詳細や背景情報
Signalの従来の暗号技術「ダブルラチェット」は、Diffie-Hellman（DH）鍵交換を基盤とし、前方秘匿性を提供してきました。しかし、量子コンピュータの発展により、DHや楕円曲線暗号は将来的に破られるリスクがあります。そこで、量子耐性を持つ鍵封入方式（KEM）を取り入れる必要が生じました。
しかし単純にKEMをダブルラチェットに組み込むのではなく、Signalの設計者たちは「Sparse Post Quantum Ratchet（SPQR）」と呼ばれる新たな量子耐性ラチェットを並行して実装しました。これにより、従来のラチェットの動作をほぼ維持しつつ、量子耐性を持つ鍵も同時に生成可能です。
メッセージ暗号化時には、従来のダブルラチェットとSPQRの両方から鍵を取得し、鍵導出関数（KDF）で混合。これにより、どちらか一方のラチェットが破られても、もう一方がメッセージの機密性を守る設計となっています。
SPQRの設計には、消去符号に基づくチャンク分割技術や、標準化された多変数公開鍵暗号（ML-KEM）を活用。これらはNISTのポスト量子暗号標準化活動にも対応しており、将来的な広範な採用が期待されています。
影響や重要性
量子コンピュータの実用化が進むと、現行の多くの暗号方式は破られる恐れがあります。Signalの今回のアップデートは、こうした未来の脅威に先手を打つものであり、メッセージングの安全性を長期的に保証する重要な一歩です。
また、トリプルラチェットの冗長性により、量子耐性に関心がないユーザーにとっても、従来のセキュリティが強化される恩恵があります。つまり、全ユーザーにとってより堅牢な通信環境が実現されるのです。
さらに、Signalの取り組みはポスト量子暗号の実用化に向けた先進的な事例として、他の通信プロトコルやサービスにも影響を与える可能性があります。
まとめ
Signalは、量子コンピュータ時代に対応するため、従来のダブルラチェットに加えて量子耐性を持つSPQRを並行実装するトリプルラチェット技術を導入しました。これにより、従来の強固なセキュリティを維持しつつ、将来の量子攻撃にも耐えうる暗号鍵生成が可能となりました。
共同研究と国際会議での発表を経て、Signalの新技術は学術的にも高く評価されています。今後のメッセージングの安全性を大きく向上させるこの取り組みは、量子耐性暗号の実用化に向けた重要なマイルストーンと言えるでしょう。
