Advanced Encryption Standard
(Rijndael)The SubBytes step, one of four stages in a round of AES
一般
設計者フィンセント・ライメン, ホァン・ダーメン
Advanced Encryption Standard (AES) は、アメリカが2001年に標準暗号として定めた共通鍵暗号アルゴリズムである。アメリカ国立標準技術研究所（NIST）が公募し、Rijndael（ラインダール）がAESとして採用された[4]。 AES以前の標準暗号であったDESは、次の2点が問題であった。 そこで、新しい標準暗号がアメリカ国立標準技術研究所（NIST）の主導によって公募され、AESが選出された。2001年3月に FIPS PUB 197 として公表された。 厳密には「AES」は、選出されなかった暗号も含む、手続き期間中から使われた「新しい標準暗号」の総称であり、選出された暗号方式自体の名はRijndael（ラインダール）である。 AESはSPN構造のブロック暗号である。ブロック長は128ビットであり、鍵長には128ビット・192ビット・256ビットの3種類が選択できる（鍵長が大きいほうが暗号強度が高い）。これに対し、AESの元となった Rijndael では、ブロック長と鍵長が可変であり、128ビットから256ビットまでの32ビットの倍数が選べる。NISTが公募した際のスペックに従い、米国標準となったAESではブロック長は128ビットに固定され、鍵長も3種類に限られた[5]。 旧規格 DES (FIPS 46) の安全性が低下したので、1997年9月にNIST（アメリカ国立標準技術研究所）が後継の暗号標準AES (Advanced Encryption Standard) とすべく共通鍵ブロック暗号を公募した。公募要件には下記のような条件が挙げられた[5]。 世界から応募された21方式から、公募要件を満たした15方式に対する評価が行われ、安全性と実装性能に優れた5方式が最終候補として残った。最終候補および設計者は下記のとおりである[5]。 最終選考の結果、あらゆる実装条件で優れた実装性能を発揮したベルギーのルーヴェン・カトリック大学の研究者ホァン・ダーメン
概要
コンピュータの能力とネットワーク技術の上昇による相対的な強度の低下
NSAの関与がある設計の不透明性（詳細はDESの記事を参照）
経緯
AESの選定
米国に限らず世界中で、制限なく無料で利用できなければならないこと。
詳細なアルゴリズム仕様を公開すること。
ANSI C及びJavaによる実装を行うこと。
暗号強度評価を公開すること。
AESの最終候補
Rijndael - ホァン・ダーメン
Serpent（サーペント、または、サーパン）- ロス・アンダーソン、エリ・ビーハム
RC6 - ロナルド・リヴェスト、マット・ロブショー、レイ・シドニー、イーチュン・リサ・イン
Twofish - ブルース・シュナイアー、ジョン・ケルシー、ダグ・ホワイティング、デーヴィッド・ワグナー、クリス・ホール、ニールス・ファーガソン
Mars - カロリン・バーウィック、ドン・カッパースミス、エドワード・ダヴィニョン、ロザリオ・ジェンナロ、シャイ・ハレヴィ、チャランジット・ジュトラ、ステファン・マテリアス Jr.、ルーク・オコーナー、モハンマド・ペイラヴィアン、デヴィド・サフォード、ネヴェンコ・ズニコフ
AESの決定
Rijndaelという名称のうち、RijnはRijmen、daeはDaemenから取られたことは明白だが、lはどこから来たのかが不明だった。指導教授だったバート・プレネル (Bart Preneel)（英語版） から取ったのではという説があり、Rijmenが講演した際に質問を受けたが、その答えは "It's a conjecture.（それは憶測に過ぎないね）" だった[要出典]。 AESはSPN構造のブロック暗号で、ブロック長は128ビット、鍵長は128ビット・192ビット・256ビットの3つが利用できる[4]。 暗号化処理では、始めに鍵生成を行う。AES暗号の鍵長によって変換のラウンド数が異なる。次のとおりである。 暗号化は下記の4つの処理から構成される[5]。 これら4つの処理を1ラウンドとして暗号化を行う。 なお、復号は上記処理の逆変換を逆順で実行する。 関連鍵攻撃により、256ビットのAES暗号の第9ラウンドまでが解読可能である。また、選択平文攻撃により、192ビットおよび256ビットのAES暗号の第8ラウンドまで、128ビットのAES暗号の第7ラウンドまでが解読可能である (Ferguson et al., 2000)。シュナイアーはAESの「代数的単純さに疑問」を感じているが、AESは欧州の暗号規格NESSIEや日本の暗号規格CRYPTRECでも採用された。AESの数学的構造は他のブロック暗号と異なり、きちんとした記述もある[6][7]。 この暗号はまだどんな攻撃にも屈していないが、何人かの研究者がこの数学的な構造を利用した攻撃方法が存在するかもしれないと指摘している[8][9]。
暗号化の方法
鍵長128ビットのとき、ラウンド数は10回である。
鍵長192ビットのとき、ラウンド数は12回である。
鍵長256ビットのとき、ラウンド数は14回である。
SubBytes - 換字表（Sボックス）による1バイト単位の置換。
ShiftRows - 4バイト単位の行を一定規則で左シフトする。
MixColumns - ビット演算による4バイト単位の行列変換。
AddRoundKey - ラウンド鍵とのXORをとる。
AddRoundKey
InvMixColumns
InvShiftRows
InvSubBytes
安全性
関連項目
ブロック暗号
有限体
Transport Layer Security - 暗号化として128ビットおよび256ビットのAES-CBC、AES-GCM、AES-CCMを使用可能
ディスク暗号化
HFS+ - セキュリティ機能「FileVault」が128ビットAES暗号を使用
BitLocker
Wii - 暗号化に128ビットAESを使用
アーカイブファイル形式
ZIP - 256ビットAESを使用可能
7z - 256ビットAESを使用可能
RAR - 256ビットAESを使用可能
CCMP - WEPで用いられていたRC4、WPAで用いられていたTKIP（本質的にRC4と同等）に代わり、WPA2で採用された暗号化プロトコル。128ビットAESをCCMモードで利用
AACS - 128ビットAESを使用
CRYPTREC
NESSIE
CPUの命令セット
AES-NI
CLMUL instruction set
脚注[脚注の使い方]^ Rijndaelでは128, 160, 192, 224, 256 bitsが選択可能。AESのスペックに合わせて3つに限定
^ Rijndaelでは128, 160, 192, 224, 256 bitsが選択可能。
