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AES暗号化入門 — 仕組みと openssl コマンドによる実践

AES（Advanced Encryption Standard）は、現在最も広く使われている共通鍵暗号方式です。
TLS/SSL 通信、ディスク暗号化、ファイル保護など、あらゆる場面で暗号化の中核を担っています。
この記事では AES の仕組みから openssl コマンドを使った実践的な暗号化・復号の方法までを解説します。

1. 共通鍵暗号と公開鍵暗号の違い

暗号方式には大きく分けて2種類あります。

方式	代表アルゴリズム	特徴
共通鍵暗号	AES、ChaCha20	暗号化と復号に同じ鍵を使う。処理が高速で大量データに向く。
公開鍵暗号	RSA、ECDSA、ECDH	暗号化（公開鍵）と復号（秘密鍵）を別の鍵で行う。鍵交換・署名に用いる。低速。

TLS（HTTPS）通信では両方を組み合わせています。公開鍵暗号でセッション鍵を安全に共有し、 実際のデータ通信は AES などの共通鍵暗号で高速に暗号化します。

2. AES の鍵長とセキュリティ強度

AES は鍵の長さが 128・192・256 ビットの3種類あります。

鍵長	ラウンド数	用途・備考
AES-128	10	現時点で十分安全。一般的な用途に広く使われる。
AES-192	12	128 と 256 の中間。あまり使われない。
AES-256	14	最高強度。TLS 1.3・政府・金融など高セキュリティ要件で標準。

TLS 1.3 では AES-128-GCM または AES-256-GCM が主な暗号スイートとして使われています。

3. 暗号モード（CBC vs GCM）

AES はブロック暗号（128 ビット単位で処理）のため、長いデータを暗号化するには「モード」が必要です。

モード	正式名称	特徴
CBC	Cipher Block Chaining	前のブロックの暗号文を次のブロックの入力に連鎖させる。IV（初期化ベクトル）が必要。改ざん検知には別途 MAC が必要。
GCM	Galois/Counter Mode	暗号化と認証（改ざん検知）を同時に行う AEAD 方式。TLS 1.3 で推奨。パディングが不要。
ECB	Electronic Codebook	同じ平文ブロックが同じ暗号文になるため安全でない。実用では使わない。

新規実装では AES-256-GCM を選ぶのが現在のベストプラクティスです。

4. openssl コマンドで AES 暗号化・復号

Linux や macOS 標準の openssl コマンドで AES 暗号化を試せます。

ファイルの暗号化

# AES-256-CBC でファイルを暗号化（パスワード入力を求められる）
openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -in plaintext.txt -out encrypted.bin

# 暗号化ファイルを復号
openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -d -in encrypted.bin -out decrypted.txt

AES-256-GCM での暗号化（OpenSSL 1.1.1+）

# AES-256-GCM で暗号化
openssl enc -aes-256-gcm -pbkdf2 -in plaintext.txt -out encrypted_gcm.bin

# 復号
openssl enc -aes-256-gcm -pbkdf2 -d -in encrypted_gcm.bin -out decrypted.txt

鍵とIVを直接指定する場合

# 256 ビット（64 hex 文字）の鍵と 128 ビット（32 hex 文字）の IV を生成
KEY=$(openssl rand -hex 32)
IV=$(openssl rand -hex 16)
echo "KEY=$KEY"
echo "IV=$IV"

# 暗号化
openssl enc -aes-256-cbc -K $KEY -iv $IV -in plaintext.txt -out encrypted.bin

# 復号（同じ KEY と IV を使う）
openssl enc -aes-256-cbc -d -K $KEY -iv $IV -in encrypted.bin -out decrypted.txt

注意： 鍵と IV は安全な方法で管理・共有する必要があります。 鍵を平文でファイルに保存しないよう注意してください。

5. openssl で AES 処理速度を確認する

# AES-128/192/256 の処理速度ベンチマーク
openssl speed aes-128-cbc aes-256-cbc aes-256-gcm

# 例: AES-256-GCM で数 GB/s の処理速度（AES-NI 対応 CPU の場合）

Intel/AMD の現代的な CPU は AES-NI 命令セットを搭載しており、 AES 暗号化をハードウェアで高速処理できます。ソフトウェアのみの処理と比べ数倍以上高速です。

6. TLS/SSL と AES の関係

HTTPS（TLS）通信における AES の役割は次のとおりです。

1. クライアントとサーバーが TLS ハンドシェイクを行い、公開鍵暗号（ECDH など）でセッション鍵を共有
2. 共有したセッション鍵を使い、AES-256-GCM などで実際のデータを暗号化して通信
3. TLS ハンドシェイクの正当性はSSL証明書（サーバー証明書）で検証

つまり、HTTPS 通信の安全性は SSL証明書（認証）と AES（通信暗号化）の両方によって成り立っています。

7. Go 言語での AES-GCM 暗号化

Go 標準ライブラリで AES-256-GCM 暗号化を実装する例です。

package main

import (
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
    "crypto/rand"
    "fmt"
    "io"
)

func encrypt(plaintext, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    gcm, err := cipher.NewGCM(block)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    nonce := make([]byte, gcm.NonceSize())
    if _, err = io.ReadFull(rand.Reader, nonce); err != nil {
        return nil, err
    }
    // nonce を先頭に付加して返す
    return gcm.Seal(nonce, nonce, plaintext, nil), nil
}

func decrypt(ciphertext, key []byte) ([]byte, error) {
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    gcm, err := cipher.NewGCM(block)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    nonceSize := gcm.NonceSize()
    nonce, ciphertext := ciphertext[:nonceSize], ciphertext[nonceSize:]
    return gcm.Open(nil, nonce, ciphertext, nil)
}

func main() {
    key := make([]byte, 32) // AES-256
    rand.Read(key)

    encrypted, _ := encrypt([]byte("Hello, AES-GCM!"), key)
    decrypted, _ := decrypt(encrypted, key)
    fmt.Println(string(decrypted)) // Hello, AES-GCM!
}

まとめ

項目	推奨
アルゴリズム	AES-256
モード	GCM（認証付き暗号。AEAD）
Nonce/IV	毎回ランダム生成（crypto/rand を使う）
鍵管理	環境変数・KMS・HSM などで安全に管理
パスワードからの鍵導出	PBKDF2・scrypt・Argon2 を使用（openssl の -pbkdf2 オプション）

SSL証明書とサーバーのセキュリティ

AES による通信暗号化の前提として、SSL証明書（サーバー証明書）によるサーバー認証が不可欠です。
証明書がなければ中間者攻撃により暗号鍵のやり取りが盗まれ、暗号化が無効化されます。
エスロジカルではデジサート・サイバートラストの正規取扱代理店として、 RapidSSL 3,960円/1年（税込）〜 で SSL証明書を販売しています。

SSL証明書の購入はこちら / SSL証明書とは？ / DV・OV・EV の違い

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