令和5年度春期 情報処理安全確保支援士 午前Ⅱ 問7

午前II 問07：CTRモードは“番号札から作った使い捨てマスク”で暗号化する方式だよ

CTRモードでは、カウンタ値という連番のような値を暗号化して“鍵ストリーム”を作り、それを平文や暗号文とXORして処理するよ。イメージとしては、荷物そのものを直接こね回すというより、番号札から作った使い捨ての目隠しシートを重ねて、中身を見えなくする感じだね。暗号化も復号も、この鍵ストリームとXORするのがポイントだよ。

この問題で問われていること

この問題では、CTRモードがカウンタ値を使って鍵ストリームを作るストリーム暗号型の利用モードだと見抜けるかがポイントだよ。CBCのように前の暗号文ブロックを次の処理に使う方式とは動き方が違うので、“カウンタを暗号化してXORする”という特徴で区別しよう。

CTR モード

鍵ストリームを作って XOR するので暗号化と復号の形が対称になる。

Counter -> 暗号化 -> 鍵ストリーム\n入力 XOR 鍵ストリーム

確認ポイント

• パディングは不要です。
• 複数ブロックの暗号化も復号も並列実行しやすい。
• XOR で処理する説明を選ぶ。

正解

ア

出典

問題文と解答は IPA 公開の過去問題冊子・解答例を基にしています。

選択肢ア（正解）

これは正解だよ。CTRモードでは、カウンターから作った“鍵ストリーム”を、平文や暗号文にXORで混ぜるんだ。たとえるなら、同じ型の透明シートを重ねると文字が隠れて、もう一度同じシートを重ねると元に戻る感じ。暗号化も復号も同じく「入力データと鍵ストリームをXORする」ので、この説明はCTRモードに合っているよ。

選択肢イ

これは間違いだよ。CTRモードはブロック暗号を使うけれど、実際には鍵ストリームを作って、必要な長さだけ平文とXORする方式なんだ。だから最後が半端な長さでも、その分だけ鍵ストリームを使えばよく、パディングは基本的に不要だよ。たとえるなら、包装紙を品物の長さに合わせて切って使えるので、箱いっぱいになるまで詰め物を足さなくていい感じだね。

選択肢ウ

これは間違いだよ。この説明はCTRモードではなく、CBCモードで暗号文にビット誤りがあったときの影響に近い話だよ。CTRモードは、暗号文の1ビットが壊れると、復号後の平文も対応する1ビットだけが壊れる。たとえるなら、長い文章の1文字にインクがにじんでも、その1文字だけ読みにくくなる感じで、次の行全体まで巻き込まないんだ。

選択肢エ

これは間違いだよ。この説明はCBCモードの特徴に近いよ。CTRモードでは、各ブロック用のカウンター値から鍵ストリームを別々に作れるので、暗号化も復号も並列に処理できる。たとえるなら、複数の窓口がそれぞれ番号札を見て同時に作業できる状態で、前の人の処理が終わるまで待つ必要がないんだ。