原題: Signal’s Post-Quantum Cryptographic Implementation
Signalが量子耐性を備えた新暗号「SPQR」を搭載した三重ラチェットを実装
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「Sparse Post Quantum Ratchet（SPQR）」を導入し、従来のダブルラチェットに加えて三重ラチェット構造を実装しました。これにより、量子耐性を持つ安全な通信が可能となり、将来の脅威に対する耐性が大幅に向上しています。
主要なポイント
- 三重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SPQRラチェットを並行して動作させることで、二重の安全性を確保。
- 鍵導出関数（KDF）による鍵の混合：従来のラチェットとSPQRから得られた鍵を暗号学的に混合し、量子耐性と既存の安全性を両立した暗号鍵を生成。
- 共同設計と学術的裏付け：PQShield、産業技術総合研究所（AIST）、ニューヨーク大学と連携し、Eurocrypt 2025やUsenix 25などの国際会議で設計と検証を発表。
- 高い前方秘匿性と侵害後セキュリティ：量子耐性を持ちながらも、過去の通信内容が将来の鍵漏洩によって解読されないよう設計。
- 実装の堅牢性と将来性：もし一方のラチェットが破られても、もう一方が通信の安全を維持するため、量子コンピュータの登場などの新たな脅威にも対応可能。
技術的な詳細や背景情報
Signalの従来の暗号方式は「ダブルラチェット」と呼ばれる鍵更新機構を用いており、これによりメッセージごとに新しい鍵を生成し、過去の通信内容の秘匿性を保っていました。しかし、量子コンピュータの発展により、現在広く使われている楕円曲線暗号（ECDHなど）が将来的に破られるリスクが指摘されています。
そこでSignalは、量子耐性を持つ鍵封入メカニズム（KEM）を用いた新たなラチェット「SPQR」を開発。SPQRは消去符号ベースのチャンク処理技術を活用し、鍵の安全な更新を実現しています。プロトコルでは、従来のDHベースのラチェットとSPQRラチェットからそれぞれ鍵を取得し、暗号学的鍵導出関数（KDF）で混合することで、両方の安全性を兼ね備えた鍵を生成します。
この三重ラチェット設計は、単に既存の仕組みに量子耐性を追加するのではなく、独立した二つのラチェットを並行運用することで、片方が破られても通信の安全性を維持できる点が革新的です。設計はPQShieldやAIST、ニューヨーク大学との共同研究により進められ、国際的な暗号学会議で詳細が発表されています。
影響や重要性
量子コンピュータの実用化が進むと、現在の暗号技術は脆弱になる恐れがあります。Signalの今回のアップデートは、量子耐性を持つ暗号技術を実際のメッセージングアプリに実装した先駆的な例であり、将来の通信の安全性を大きく向上させるものです。
また、三重ラチェット構造により、量子攻撃だけでなく実装上の欠陥や未知の脆弱性にも強く、ユーザーは安心して通信を続けられます。量子耐性に関心がないユーザーにとっても、従来の安全性が倍増した形となり、Signalのセキュリティレベルが全体的に向上しました。
まとめ
Signalが導入した「Sparse Post Quantum Ratchet（SPQR）」を含む三重ラチェットは、量子コンピュータ時代に対応した革新的な暗号技術です。従来のダブルラチェットを維持しつつ、量子耐性を持つ新たなラチェットを並行運用することで、将来の脅威に備えた強固な通信セキュリティを実現しています。
この取り組みは、暗号学の最先端研究と実用アプリケーションの橋渡しとしても注目されており、今後の安全な通信技術の方向性を示す重要なマイルストーンとなるでしょう。
