ダンカン・ジョーンズ、量子サイバーセキュリティ部門責任者、Quantinuum
2025年8月1日
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出典：Adrian Hillman（Alamy Stock Photoより）
質問：証明可能なランダム性はサイバーセキュリティにおいてどのような役割を果たしますか？
Quantinuum サイバーセキュリティ部門責任者 ダンカン・ジョーンズ：証明可能なランダム性は、サイバーセキュリティにおいて3つの重要な役割を果たします。暗号システムにおける長年の脆弱性を排除し、統計的な仮定を数学的な確実性に置き換え、デジタルセキュリティの検証可能な基盤を確立します。
ランダムな数値は暗号セキュリティの基礎です。暗号はランダムな鍵の生成に依存しています。もしそれらが本当にランダムでなければ、暗号機能は予測可能となり、推測されてしまいます。しかし、従来の乱数生成器には重大な制限があります。私たちは暗号プロトコルが高品質で予測不可能なランダム性を持つと仮定していますが、この仮定はほとんど検証も強制もされていません。この仮定が崩れると、最強のアルゴリズムでさえ脆弱になります。
ランダム性が損なわれた場合の影響は、よく記録されています。NSAのDual_EC_DRBG標準は2013年以前に広く使用されていましたが、そこには脆弱性があり[1]、生成される「ランダム」な数値を予測できる可能性がありました。鍵生成やデジタル署名、セッショントークンに使われる乱数が予測可能なパターンに従う場合、攻撃者は秘密鍵を逆算したり、有効な認証情報を偽造したりできます。
量子検証済みランダム性 vs. 従来型ランダム性
量子プロセスは、本質的に従来の決定論的システムとは異なる真の予測不可能性の源を提供します。ベルテストは、量子生成された乱数が本当に予測不可能であるという強力な数学的証拠を示します。
この違いはサイバーセキュリティにとって極めて重要です。従来のテストでは高品質なランダム性が示唆されるかもしれませんが、隠れたパターンを排除したり数学的な保証を与えたりすることはできません。エントロピー源がすべての統計テストに合格しても、悪用可能なパターンが含まれている可能性があります。量子検証済みランダム性は、この不確実性を排除し、予測不可能性の数学的証明を提供します。
組織が量子耐性アルゴリズムを採用する際には、それらを支えるランダム性についても同様に検証することが重要です。証明可能なランダム性は、ポスト量子暗号を補完する重要な要素です。
これらの入力が侵害されれば、システム全体も危険にさらされます。これらのアルゴリズムは量子コンピュータによる攻撃に耐えるよう設計されていますが、ランダムな入力が予測可能または侵害されていれば、依然として脆弱なままです。
証明可能なランダム性の導入モデルは、量子コンピュータを使って量子生成されたシードを生成し、ベルテストで検証することに基づいています。そのシードは、量子ハードウェアとは完全に切り離されたソフトウェアベースの強力なシード乱数抽出器で使用され、クラウド、IoT、エアギャップ環境全体で最終的な乱数値を生成します。
推測の排除
金融機関は早期導入者となり、安全な鍵生成、取引署名、暗号プロトコルの実装など、重要なセキュリティ運用を強化しています。
組織が包括的な量子安全戦略を策定する中で、証明可能なランダム性は今日、基盤となるセキュリティ要素となっています。サイバーセキュリティの専門家にとって、これはしばしば見落とされがちな重要な脆弱性、すなわち暗号システムへのランダム入力が本当に予測不可能であるという暗黙の仮定に対処します。統計的な推測を数学的証明に置き換え、サイバーセキュリティにおける最も危険な仮定の一つである「私たちのランダム性は十分である」という不確実性を排除します。