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ハッシュ値とは?仕組みや必要性、活用例をわかりやすく解説!

電子契約サービス

2023.12.27

2023.12.27

電子契約サービスなどのセキュリティに使われているのが、ハッシュ値と呼ばれている数値です。ハッシュ値は、元となるデータを特定のアルゴリズムで変換し、固定の長さの数値で表したもののことです。なぜハッシュ値が電子署名やタイムスタンプに使われているのでしょうか。この記事では、ハッシュ値の基本や種類、電子契約サービスなどに使われている理由をわかりやすく解説します。

ハッシュ値とは?

ハッシュ値(hash value)は、元になるデータをハッシュ関数という計算方法で変換し、固定の桁数(固定長)の数値で表したものを指します。日本語でダイジェスト値や要約値、ハッシュコードと呼ばれることもあります。

ここでは、ハッシュ値を正しく理解するために、ハッシュ値の目的や、ハッシュ関数とハッシュ化の意味、ハッシュ値と暗号化の違いについて詳しく紹介します。

ハッシュ値の目的

ハッシュ値の目的は、データの偽造や改ざんを検知することです。元になるデータが1文字でも変われば、生成されるハッシュ値も変わります。また、生成されたハッシュ値から逆算し、元になるデータを復元するのは極めて困難です。

そのため、データを複製したり送受信したりするとき、それぞれのデータのハッシュ値を比較することで偽造や改ざんを検知できます。

ハッシュ関数とは?

ハッシュ値とよく一緒に用いられる用語に「ハッシュ関数」があります。ハッシュ関数とは、任意のデータを固定長の一定の長さの固定値(ハッシュ値)に変換する関数のことです。なお、ハッシュ関数には後述しますが、種類がさまざまあります。

ハッシュ化とは?

ハッシュ値やハッシュ関数と似た用語に「ハッシュ化」があります。ハッシュ化とは、ハッシュ関数を用いてデータを特定の固定長のハッシュ値に変換するプロセスのことです。つまり、ハッシュ関数を使ってハッシュ値を生成させることを「ハッシュ化」と呼びます。

ハッシュ値と暗号化の違いとは?

ハッシュ関数によりハッシュ値を生成させる「ハッシュ化」とデータを非公開の形式に変換する「暗号化」の違いについて気になる人もいるかもしれません。ハッシュ化と暗号化の大きな違いは、「データの復号」を前提にしているかどうかです。

ハッシュ化はデータの復号を前提にしていません。そのため、ハッシュ値から元データに戻すのは第三者だけでなく、当事者でも難しいです。一方、暗号化はデータの復号を前提にしています。送信者から受け取ったデータの受信者は、暗号化されたファイルを復号することで、元データに戻すことが可能です。ただし、データの送受信の途中で不正アクセスにより、第三者に復号されてしまう恐れがあるので、適切な暗号化技術を用いることが大切です。

このようなハッシュ化や暗号化の技術は、セキュリティを強化するためにあらゆる場面で使用されています。

ハッシュ関数の種類

ここでは、ハッシュ関数の種類について詳しく紹介します。

MD5(Message Digest Algorithm 5)

元になるデータを変換し、128ビット(32桁)のハッシュ値を出力する代表的なアルゴリズムです。1991年に開発されたハッシュ関数で、古くから使われてきました。現在は脆弱性が指摘されていることから、重要なデータの暗号化には使われていません。ハッシュ値のセキュリティは、「強衝突耐性」と「弱衝突耐性」の2種類に分けられます。

強衝突耐性 同じハッシュ値を生成する元データ(ペア)の見つけにくさ
弱衝突耐性 特定のハッシュ値を生成する元データの探しにくさ

MD5があまり使われていないのは、他のアルゴリズムよりも強衝突耐性が低く、生成されたハッシュ値のペアとなる元データを特定する方法が見つかっているためです。

SHA-1(Secure Hash Algorithm1)

SHA-1も同様に、現在ではあまり使われていないハッシュ関数です。SHA-1を使用すると、160ビット(40桁)のハッシュ値を出力できます。2005年にSHA-1の脆弱性が指摘されたことから改良され、SHA-2(Secure Hash Algorighm2)に移行しました。

SHA-2(Secure Hash Algorighm2)

SHA-2はさまざまな分野で使われているハッシュ関数です。SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512など、さまざまなバリエーションがありますが、基本となるのはSHA-256とSHA-512の2種類です。SHA-256は256ビット(64桁)のハッシュ値、SHA-512は512ビット(128桁)のハッシュ値を出力します。

また、SHA-256は32ビットCPUを搭載したOSに最適化され、SHA-512は64ビットCPUを搭載したOSに最適化されています。一般的に、ハッシュ値の桁数が多いほうがセキュリティ強度が高くなるとされています。

SHA-3(Secure Hash Algorithm3)

SHA-3は、SHA-2に代わる新しいハッシュ関数の標準として、2015年に公表されました。SHA-3は従来と異なり、「Keccak」として知られるアルゴリズムを基にして計算をおこなっています。

また、SHA-3にはSHA-2と同様に、ハッシュ値のバリエーションが用意されています。SHA-3には、生成時に任意のハッシュ値の長さを指定できる「SHAKE128」や「SHAKE256」といった種類があります。

このように、SHA-3は柔軟性が高く、ニーズにあったセキュリティ強度を実現できるというメリットがあります。

ハッシュ値の仕組みをわかりやすく解説

ハッシュ値やハッシュ関数の特徴は、下記の通りです。

  • 同じデータであれば同じハッシュ値を生成する
  • データの長さに関係なく固定長のハッシュ値を生成する
  • ハッシュ値を任意に生成するのが難しい

ハッシュ値は、少しでもデータが変更されれば、別の値を返します。また、データの長さが短い・長いに関係なく、指定された固定長のハッシュ値が生成されます。

さらに、ハッシュ値を予想して生成することは難しいです。また、ハッシュ値同士の関連性もないので、ハッシュ値から元データに復元することは困難です。

ここでは、ハッシュ値の仕組みを理解するため、実際にハッシュ関数からハッシュ値を生成するプロセスの具体例を紹介します。

ハッシュ値の具体例

「パソコン」というテキストをハッシュ関数を用いて変換すると、下記の表のようにハッシュ値を生成することができます。

元になるテキスト ハッシュ関数 ハッシュ値 文字数
パソコン MD5 c88348248f7041dc7935053fedd77d23 32文字
SHA256 5f52ef058b01108a527e2a64bbec5e6f40026088f2e58135739468b6f9da307f 64文字
SHA512 bcdcadc8809f75fc5be1a90289cf3831d642c93243e5ffb534608b67c6d89
f9776d45de1d9a8721c5bac44142fb1a08ce570d61924780b1a79a3d67a2c7654ab
128文字


 文字数や内容が異なる「ネットワーク」というテキストで同様の処理をおこなうと、下記の表のようなハッシュ値が生成されます。

元になるテキスト ハッシュ関数 ハッシュ値 文字数
ネットワーク MD5 0b063bf6df762e8729d55eea20fd93b5 32文字
SHA256 ed0eb7bdd20f773f75643efb57e1aacdaa25d3199ee431da37cfe70adc36433d 64文字
SHA512 2cfa1eb0b66b6de98ee0d64eddce1a1a4d12329ba1731e021a74ef318ddb88
e4ea9917e50c18c562708bdb15cb0de7bd69076789a17e29466922f0251e82f6c7
128文字


このように、テキストの内容が変わると、生成されるハッシュ値も変わることがわかります。また、テキストの文字の長さに関係なく、同じハッシュ関数を使用していれば、同じ長さのハッシュ値を生成することも理解できます。

電子署名やタイムスタンプでのハッシュ値の役割

ここでは、電子署名やタイムスタンプでのハッシュ値の役割を解説します。

電子署名におけるハッシュ値の役割

電子契約に欠かせない電子署名にもハッシュ値が使われています。電子署名を施すとき、契約書の電子データがハッシュ関数によって変換され、ハッシュ値が生成されます。

契約書を相手方に送るとき、受信した電子データのハッシュ値が生成されます。双方のハッシュ値を比較することで、契約書が改ざんされていないかチェックできる仕組みです。このハッシュ値の照合と、公開鍵暗号方式と呼ばれる暗号技術を組み合わせることで、電子契約のセキュリティが保たれています。

 

電子署名とは?方法や効果・メリット、電子サインや電子印鑑との違いも解説

電子署名とは電子契約において、契約書や請求書などの電子データに対して付与された署名のことです。電子署名は、通常の署名と同様に、本人が署名したという事実の証明をするだけでなく、電子データの改ざんがおこなわれていないことを証明する機能があります。ここでは電子署名のメリットや電子サイン、電子印鑑との違いもわかりやすく解説します。

電子契約サービス 2022.12.12

タイムスタンプにおけるハッシュ値の役割

タイムスタンプとは、電子データに付与された時刻データのことを指します。タイムスタンプを契約書の電子データに付与することで、タイムスタンプの時刻より後に電子データが改ざんされていないことを証明できます。タイムスタンプを発行しているのは、時刻認証局と呼ばれる第三者機関です。タイムスタンプが付与されるまでの流れは以下の通りです。

  1. 電子データのハッシュ値を生成する
  2. 時刻認証局にタイムスタンプを申請する
  3. 時刻認証局が電子データのハッシュ値にタイムスタンプを付与する

契約書を受け取った人は、電子データのハッシュ値を再度生成し、タイムスタンプが付与されたハッシュ値と比較します。これにより、「電子データが改ざんされていないこと」「タイムスタンプの時刻に電子データが作成されたこと」を客観的に証明できます。

 

タイムスタンプとは?役割や仕組みと取得方法をわかりやすく解説!

タイムスタンプとは、電子データがいつ作成されたかを証明する仕組みです。近年、電子契約の普及や電子帳簿保存法の改正などにより、注目を浴びています。この記事では、タイムスタンプとはどのような役割・仕組みなのか、電子署名との違いや関係性、タイムスタンプの使い方、取得方法など、タイムスタンプの基礎知識についてわかりやすく解説していきます。

電子契約サービス 2022.12.12

ハッシュ値の活用例

ここでは、実際にハッシュ値が活用されているケースについていくつか紹介します。

セキュリティの向上

ハッシュ値は、先述したように、電子署名やタイムスタンプの技術などに活用されています。

また、近年注目されている「ブロックチェーン技術」においても、ハッシュ値は重要な役割を担っています。ブロックチェーンにおける各ブロックは、前のブロックのハッシュ値を含んでいます。前のブロックのハッシュ値を次のブロックに組み込むことで、一貫性が維持され、ブロックチェーン全体の整合性を保持することが可能です。

ハッシュ値の比較により、改ざん検知がしやすくなり、データの整合性を保つことができます。そのため、内部不正や第三者により、勝手にデータが書き換えられるリスクを減らし、セキュリティを向上させることが可能です。

データ検索・処理の高速化

ハッシュ値はセキュリティ強化だけでなく、データ検索・処理の高速化のために活用されるケースもあります。

たとえば、データベースにおけるハッシュテーブルが挙げられます。ハッシュテーブルとは、データを格納し、検索するためのデータ構造の一つです。ハッシュテーブルでは、ハッシュ関数を使用してデータの「キー」をハッシュ値に変換し、そのハッシュ値を用いてデータ配列の「インデックス」に割り当てます。

ハッシュテーブルで「インデックス」から「キー」に対応する値を探しだすのにかかる時間は、ハッシュ値の計算時間と、ハッシュ値が衝突した場合の探索時間のみです。配列内をすべて探索する必要がないので、データの検索・処理を高速化することができます。

ハッシュ値の必要性や仕組みを知ろう

ハッシュ値とは、元となるデータをハッシュ関数と呼ばれるアルゴリズムで圧縮し、特定の長さの文字列で表したものです。たとえば、SHA-256というハッシュ関数を使う場合、256ビット(64桁)のハッシュ値を生成します。

ハッシュ値には、「元となるデータが1文字でも変われば、生成されるハッシュ値も変わる」という仕組みがあります。そのため、ハッシュ値を活用すれば、データの偽造や改ざんを検知することが可能です。急速に普及しつつある電子契約サービスのセキュリティにもハッシュ値が使われています。電子契約の導入を検討している人は、ハッシュ値の必要性や仕組みを知っておきましょう。

 

電子契約導入のポイント・注意点・導入の手順もご紹介

 電子契約の導入は、契約業務の効率化やペーパーレス化を図る手段のひとつです。 電子契約をうまく活用することで、コスト削減や利益アップなど、さまざまなメリットを得られるでしょう。 ただし、正しく運用しなければ、有効な契約として認められない可能性もあるため注意しなければなりません。 そこでこの記事では、電子契約を導入するメリット、導入する際の注意点、導入の手順などを詳しく解説します。

電子契約サービス 2023.03.27

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