MD5

MD5（メッセージダイジェストアルゴリズム5）

MD5は、データのハッシュ値を算出するための暗号学的ハッシュ関数の一つで、128ビットの固定長の出力を特徴とします。このアルゴリズムは、1991年にロナルド・リベストによって開発されたMD4を基に、セキュリティを強化して誕生しました。得られるハッシュ値は、例えば `d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e` の形式で出力されます。

MD5の用途

MD5は、ファイルの整合性を確認するための手段として広く利用されています。例えば、FreeBSDプロジェクトでは、インストール可能なCDイメージとそのMD5ハッシュ値を同時に配布することで、配布されたイメージが偽造されていないことを確認できます。この確認作業は、コマンドラインでmd5コマンドを用いて実施することができ、一致することでデータの改竄がないことを証明可能です。

安全性の問題

しかし、MD5には脆弱性が存在します。特に、強衝突耐性の欠如が指摘されています。2004年に行われた国際暗号会議では、MD5におけるコリジョン（衝突）を生成することが可能であると発表されました。このような攻撃により、正規のファイルと同じハッシュ値を持つ不正なファイルが生成される可能性があります。さらに、他の研究でも、異なるファイルに同じハッシュ値を持たせる手法が実証されています。

これらの原因から、アメリカ合衆国政府はMD5の使用を停止し、Secure Hash Algorithm (SHA) の使用を推奨しています。また、日本のCRYPTRECもMD5を政府推奨の暗号リストから除外し、SHA-256以上のアルゴリズムを推奨しています。

ハッシュの衝突耐性

MD5の衝突耐性についても注目すべき点があります。パソコン上でも同一のハッシュ値を持つ非ユニークなデータを生成することが容易になっており、強衝突耐性が保障されていない状態です。一方で、特定のハッシュ値に対し、意図したデータを生成することは依然として難しいため、弱衝突耐性は一定程度維持されています。

APOPの脆弱性

MD5は、APOP（Authenticated Post Office Protocol）というプロトコルにおいてもその脆弱性が指摘されています。2007年には、特定の環境下でMD5ハッシュから元のパスワードが導き出される可能性があるとの警告が出され、SSLの利用が対策として推奨されました。

Flame攻撃とセキュリティ

さらに、2012年のFlame攻撃では、一部デジタル証明書にMD5が使用されていたことから、デジタル証明書の偽造がなされる事例が報告されました。この攻撃に関しては、誤って発行された証明書が原因とされており、ハッシュ関数の選択がいかに重要であるかを再認識させる出来事となりました。

MD5アルゴリズムの概要

MD5は、可変長の入力を512ビットずつ処理し、128ビットのハッシュを生成します。入力データはまず512ビットの倍数になるようにパディングされ、次に一定のラウンドを経てハッシュ値が算出されます。各ラウンドでは非線形関数が使用され、ビットローテーションを伴う加算が行われます。

まとめ

MD5は、簡便なデータの整合性確認手段として利用されますが、そのセキュリティの脆弱性から、重要なデータに対しては使用しない方が望ましいと言えます。暗号化されたデータや署名に欠かせない信頼性を確保するためには、SHAシリーズや他のより安全なハッシュ関数を使用することが推奨されています。

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