公開鍵

暗号資産における公開鍵とは？

公開鍵は、共有可能な暗号鍵ペアの一部です。システムによって、署名の検証、暗号資産の受け取り、データの暗号化に利用されます。

暗号資産では、通常、公開鍵は秘密鍵と関連付けられています。この2つにより、秘密鍵を明かさずに所有権を証明できます。

NISTの公開鍵用語集では、公開鍵を非対称鍵ペアの公開部分と定義し、通常は署名の検証やデータの暗号化に使われると説明しています。

暗号資産の利用者にとって公開鍵が重要なのは、正しい秘密鍵の保有者がトランザクションを承認したことをネットワークが確認するために役立つからです。

秘密鍵でトランザクションに署名し、公開鍵または公開鍵から生成されたデータを使って、その署名を検証します。

この仕組みがあるため、ブロックチェーンでは銀行やパスワードリセット窓口、中央管理者に頼らずに自己管理できます。

通常、公開鍵とウォレットアドレスは同じものではありません。

ウォレットアドレスは、多くの場合、公開鍵をハッシュ化、エンコード、整形するなどの処理を経て生成されます。

日常的な暗号資産のやり取りでは、ほとんどの利用者がウォレットアドレスを共有します。完全な公開鍵は、暗号学的な検証の過程で裏側で使われます。

公開鍵は多くの状況で共有しても問題ありませんが、署名を行う権限を持つ秘密鍵は秘匿する必要がある、と理解するとよいでしょう。

公開鍵の仕組み

公開鍵は、非対称暗号鍵ペアの一方として機能します。

まず、強力な乱数を使って秘密鍵となる秘密の値を生成します。

次に、その秘密鍵から数学的な計算によって公開鍵を導き出します。

この関係は、一方向の計算は容易である一方、現在の古典コンピューターで逆方向の計算を行うことは事実上不可能となるよう設計されています。

つまり、ウォレットは秘密鍵から公開鍵を生成できますが、公開鍵から秘密鍵を復元することはできないはずです。

利用者が暗号資産のトランザクションに署名するとき、ウォレットは秘密鍵を使ってデジタル署名を作成します。

ネットワークは公開鍵の情報を使い、その署名が正しい鍵ペアに対応しているか検証できます。

NISTの公開署名検証鍵の定義では、公開鍵を、対応する秘密鍵で署名されたデジタル署名の検証に使えると説明しています。

これにより、秘密鍵を知らなくても、誰でも承認を検証できます。

ノードは面識のない利用者のトランザクションも確認する必要があるため、この公開検証モデルはオープンなブロックチェーンネットワークに不可欠です。

公開鍵と秘密鍵の違い

公開鍵と秘密鍵は関連していますが、セキュリティ上の役割は正反対です。

公開鍵は、プロトコルによって検証、受け取り、識別、暗号化関連の機能に使われるため、共有できます。

秘密鍵は署名の作成やトランザクションの承認、資産の管理に使われるため、秘匿しなければなりません。

公式のEthereumアカウントのドキュメントでは、アカウントは公開鍵と秘密鍵のペアで構成され、秘密鍵がトランザクションに署名すると説明しています。

通常の現在の暗号学的前提のもとでは、公開鍵を見られても、資金を使われることはないはずです。

一方、秘密鍵を入手されると、通常はその鍵でトランザクションに署名し、管理対象の資産を移動される可能性があります。

この違いが暗号資産ウォレットのセキュリティの基礎です。

秘密鍵、シードフレーズ、リカバリーフレーズは、決して他人に共有しないでください。

資金を受け取るために公開アドレスを共有することはできますが、プライバシーやアドレスの再利用には注意が必要です。

通常、公開鍵そのものが危険をもたらすことはありませんが、管理権限の源となるのは秘密鍵です。

公開鍵とウォレットアドレスの違い

ウォレットアドレスは通常、公開鍵または関連する暗号データから生成される、より短い識別子です。

暗号資産を受け取る際、利用者は通常ウォレットアドレスを共有します。

完全な公開鍵はより長く、使いにくい場合があり、ウォレットの画面に表示されるとは限りません。

Bitcoinでは、多くのアドレス形式が公開鍵に関連するハッシュやスクリプトを使用します。

Bitcoin Developer Guideのウォレットに関するドキュメントによると、ウォレットソフトウェアはサトシを受け取るための公開鍵を生成し、対応する秘密鍵を使って送金します。

Ethereumでは、外部所有アカウントは鍵ペアによって管理されますが、利用者は通常、より短いアカウントアドレスを使います。

公開鍵、ウォレットアドレス、秘密鍵は混同されやすいため、この違いを理解することが重要です。

ウォレットアドレスは、資金を受け取るためにコピーして共有するものです。

公開鍵は、署名の検証やアドレスの生成に使われる場合があります。

秘密鍵は送金を承認するため、決して共有してはいけません。

公開鍵とデジタル署名

多くの暗号資産システムで、公開鍵の最も重要な用途はデジタル署名です。

デジタル署名は、特定の秘密鍵がメッセージやトランザクションを承認したことを証明します。

その承認の検証には公開鍵が使われます。

NISTのデジタル署名の定義では、デジタル署名を、秘密鍵でデータに署名し、公開鍵で署名を検証する非対称鍵演算と説明しています。

暗号資産では、署名対象のデータは通常、トランザクション、承認、メッセージ、スマートコントラクトとのやり取りです。

署名が有効であれば、ネットワークは秘密鍵の保有者がその操作を承認したと判断できます。

署名が無効であれば、トランザクションは拒否されるはずです。

これにより、利用者は自分が管理していないコイン、トークン、NFTを使用できなくなります。

また、トランザクションデータを変更すると署名検証に失敗するため、データの完全性も保護されます。

デジタル署名により、秘密鍵を隠したまま、パブリックブロックチェーンの透明性と検証可能性を実現できます。

Bitcoinにおける公開鍵

Bitcoinでは、公開鍵が暗号資産の受け取りや送金を可能にする仕組みの一部を担います。

Bitcoinウォレットは、秘密鍵の作成、公開鍵の導出、アドレスの生成、未使用アウトプットの追跡、トランザクションへの署名を行えます。

Bitcoinを受け取ると、資金はアドレスやスクリプトデータに関連する支出条件によってロックされます。

Bitcoinを送金するときは、ウォレットがその支出条件を満たす有効な署名を提示します。

公開鍵または関連する公開データを使い、署名が正しい秘密鍵から作成されたことをネットワークが検証します。

この設計により、中央企業のアカウントを開設せずに資金を管理できます。

一方で、秘密鍵を紛失してもネットワークに再設定を依頼できないため、慎重に保護する必要があります。

公開鍵は送金権限の証明に役立ちますが、それ自体で資金を使用することはできません。

有効な署名を作成する秘密の情報は、あくまで秘密鍵です。

Bitcoinの公開鍵モデルは、暗号技術がアカウントベースの信頼をどのように置き換えるかを示す代表例です。

Ethereumにおける公開鍵

Ethereumでは、秘密鍵で管理される外部所有アカウントに公開鍵が使われています。

Ethereum利用者は通常、ウォレットアプリでアドレスを確認しますが、その基盤には公開鍵暗号があります。

ETHの送金、トークンの移転、コントラクトの承認、分散型アプリケーションとのやり取りでは、ウォレットがトランザクションに署名します。

Ethereumネットワークは、その署名を検証してからトランザクションをブロックチェーンの状態に反映します。

公式のEthereumトランザクションのドキュメントでは、トランザクションをアカウントからの暗号学的に署名された指示と説明しています。

公開鍵の仕組みは、単純な送金だけに使われるわけではありません。

トークン承認、NFT移転、DAO投票、スマートコントラクトウォレットの操作など、アカウントベースのさまざまな処理にも使われます。

署名1つで単純な支払い以上の操作を承認することがあるため、Ethereum利用者は署名の強力さを理解しておく必要があります。

公開鍵は署名の検証に役立ちますが、署名前にウォレットの確認画面をよく読むことも重要です。

暗号技術が正しく機能していても、安全でない署名や悪意ある承認によって損失が生じる可能性があります。

公開鍵と暗号資産の受け取り

公開鍵は、他者から暗号資産を受け取るための情報を作るのに役立ちます。

ほとんどのウォレットでは、資金の受け取り時に完全な公開鍵をコピーする必要はありません。

公開鍵のデータから生成されたウォレットアドレスをコピーします。

このアドレスによって、送信者はトランザクションの送付先を指定できます。

送信者が受取人の秘密鍵を知る必要はありません。

通常、受取人の身元を知る必要もありません。

このため、国境やアプリを越えた暗号資産の送金を、許可を得ずに簡単に始められます。

ただし、ブロックチェーントランザクションは通常取り消せないため、アドレスを慎重にコピーしてください。

一見正しいアドレスでも、別の人、別のチェーン、別のトークンネットワークのものかもしれません。

公開鍵は受け取りを可能にする仕組みの一部ですが、誤送金を防ぐには利用者自身の確認も必要です。

公開鍵と暗号化

一部の暗号システムでは、公開鍵を暗号化にも利用できます。

暗号化に使う場合、公開鍵でデータをロックし、対応する秘密鍵だけで解除できるようにします。

これはトランザクションへの署名とは異なる用途です。

署名は承認を証明し、暗号化は読むべきでない人から情報を隠します。

多くの暗号資産ウォレットでは、通常のブロックチェーントランザクションの暗号化よりも、署名に鍵ペアを使います。

ノードが共有状態を検証するために十分な情報を必要とすることから、パブリックブロックチェーン上のトランザクションの大半はネットワーク上で公開されています。

そのため、暗号資産のトランザクションは署名されていても、公開されている場合があります。

暗号技術が使われているからといって、送金が非公開だと考えてはいけません。

暗号化を正しく使えば、ウォレットのバックアップ、プライベートメッセージ、API通信、オフチェーンデータを保護できます。

トランザクションのプライバシーには、公開鍵の存在だけでなく、専用のプライバシー設計が必要です。

公開鍵と自己管理

自己管理とは、カストディアンに秘密鍵の管理を任せず、利用者自身が秘密鍵を管理することです。

自己管理では、公開鍵を使って、秘密鍵を知られることなくネットワークが所有権を検証できます。

これにより、利用者はウォレットで資産を直接保有できます。

自己管理は大きな管理権限を利用者に与える一方で、大きな責任も伴います。

秘密鍵を紛失すると、復旧手段がない場合があります。

秘密鍵を盗まれると、攻撃者が資金を移動できる可能性があります。

公開鍵がそれ自体でリスクを生むわけではありませんが、管理権限を定める鍵ペアの一部です。

適切な自己管理には、シードフレーズの安全なバックアップ、安全なデバイス、慎重な署名、フィッシングへの警戒が必要です。

公開鍵は見える状態でもよい一方、秘密鍵は常に保護する必要があることを理解してください。

秘密鍵が秘匿され、信頼できる操作だけに署名することで、システムの安全性が保たれます。

公開鍵とシードフレーズ

シードフレーズは、ウォレット内で1つ以上の秘密鍵を生成するためのバックアップです。

その秘密鍵から公開鍵やアドレスを生成できます。

つまり、ウォレットの構造では、シードフレーズは多くの公開鍵より上位にあります。

公開鍵を紛失した場合、通常は秘密鍵やウォレットのシードから再生成できます。

シードフレーズとウォレットのデバイスを両方失うと、関連するすべての秘密鍵にアクセスできなくなる可能性があります。

攻撃者がシードフレーズを入手すると、ウォレットを再現して複数のアカウントにアクセスできる場合があります。

ウェブサイト、サポートアカウント、エアドロップページ、移行ページ、復旧サービスには、シードフレーズを絶対に共有しないでください。

公開鍵は共有できる場合がありますが、シードフレーズは共有できません。

この2つを混同することは、暗号資産初心者にとって特に危険な間違いの1つです。

公開鍵は検証や受け取りに使われ、シードフレーズは管理権限を再現できます。

公開鍵とハードウェアウォレット

ハードウェアウォレットは、秘密鍵を保護しながら、公開鍵の共有やトランザクションへの署名を可能にするよう設計されています。

デバイス内部で秘密鍵を生成または保管できます。

また、資金の受け取りに使う公開アドレスや、公開鍵から生成された情報を提供できます。

トランザクションへの署名が必要な場合、ハードウェアウォレットはデバイス内で署名を行い、署名データを返します。

通常の利用では秘密鍵がデバイスの外に出ないようにします。

この方式では、インターネットに接続されたデバイスに秘密鍵をさらすリスクを抑えながら、公開鍵による検証を利用できます。

ただし、ハードウェアウォレットですべてのミスを防げるわけではありません。

フィッシングサイトにシードフレーズを入力すれば、資金を盗まれる可能性があります。

デバイス上で悪意あるトランザクションを承認した場合も、署名自体は有効です。

ハードウェアウォレットは秘密鍵の保管を改善しますが、署名する内容を理解する必要があります。

公開鍵とマルチシグ

マルチシグでは、複数の公開鍵・秘密鍵ペアを使って、1つのウォレットやアカウントを管理します。

たとえば2-of-3のマルチシグ設定では、承認済みの3つの秘密鍵のうち、いずれか2つによる有効な署名が必要です。

どの署名者が参加できるかは公開鍵によって識別されます。

トランザクションを承認する署名は秘密鍵で作成します。

マルチシグは、鍵1つの盗難や紛失によってウォレット全体のセキュリティが損なわれるリスクを抑えられます。

DAO、チーム、ファンド、高度な利用者は、トレジャリー管理にマルチシグを使うことがよくあります。

ただし、マルチシグの導入には慎重な計画も必要です。

複数の鍵を保護し、バックアップを安全に保管し、署名者の責任を定め、復旧手順を準備してください。

公開鍵によって誰が署名できるかをウォレットが把握できても、システムの安全性を保つには適切な運用が必要です。

マルチシグは、公開鍵暗号を共有管理に応用できる強力な仕組みです。

公開鍵とスマートコントラクトウォレット

スマートコントラクトウォレットでは、単一鍵のウォレットより柔軟な方法で公開鍵を利用できます。

複数の鍵による署名、ソーシャルリカバリー、支出上限、独自の検証ルールなどを設定できる場合があります。

ウォレットコントラクトは、提出された署名が承認済みの公開鍵または認められた署名方法に一致するか確認できます。

これにより、通常の秘密鍵アカウントより高度なアカウント設計が可能になります。

たとえば、署名鍵を紛失したときに、復旧手順を通じて新しい鍵に置き換えられるスマートコントラクトウォレットがあります。

また、ゲームやアプリ向けのセッションキーを使い、長期利用する鍵をより安全に保てる場合もあります。

署名を何らかの形で検証する必要があるため、こうした設計も公開鍵暗号に依存します。

一方、ウォレットのコード自体に安全性が求められるため、スマートコントラクトのリスクも加わります。

スマートコントラクトウォレットは使いやすさを高める可能性がありますが、署名鍵の保護と復旧ルールの理解は必要です。

アカウントのロジックがプログラム可能になっても、公開鍵はその基盤であり続けます。

公開鍵とプライバシー

公開鍵がウォレットアドレス、取引履歴、身元、繰り返し利用されるパターンと結び付くと、情報が明らかになる場合があります。

公開鍵は共有を前提に設計されていますが、プライバシーへの配慮は必要です。

同じアドレスや公開鍵に関連する識別情報を何度も使うと、第三者が複数のトランザクションを関連付ける可能性があります。

アドレスの再利用は、活動の追跡を容易にすることがあります。

システムによっては、アドレスから資金を送金するときに完全な公開鍵が公開されます。

これは長期的なプライバシーや将来の暗号技術への移行計画に影響する場合があります。

プライバシーを重視する利用者は、不要なアドレスの再利用を避け、ウォレットの推奨事項に従ってください。

公開鍵暗号は仮名性を支えますが、匿名性を保証するものではありません。

ウォレットアドレスは、支払い、公開投稿、NFT、ドメイン名、取引パターン、プラットフォームからの出金などを通じて、個人と結び付く場合があります。

公開鍵は所有権の検証に役立ちますが、公開鍵に基づくアカウントがすべて非公開だと考えてはいけません。

公開鍵と量子コンピューティング

量子コンピューティングは、多くの公開鍵システムにとって長期的な懸念事項です。

大規模で耐障害性のある量子コンピューターは、特に楕円曲線暗号やRSAの前提に基づく一部の現行公開鍵アルゴリズムを脅かす可能性があります。

多くの暗号資産ウォレットは、トランザクション署名に楕円曲線暗号を使っています。

ただし、現在、量子コンピューターによって公開鍵が大規模に破られているという意味ではありません。

量子攻撃が現実的になる前に、暗号資産ネットワークが移行計画を用意する必要があるということです。

耐量子暗号は、古典的な攻撃と将来の量子攻撃の両方への耐性を目指すアルゴリズムを研究する分野です。

利用者は、耐量子アップグレードの進展に合わせて、ウォレットやプロトコルの公式案内に従うことが現実的な対応となります。

開発者は、暗号アルゴリズムを時間の経過とともに更新できるシステムを設計する「暗号アジリティ」に取り組むことが現実的な対応です。

公開鍵は現在の前提のもとでは安全ですが、技術の変化に応じてその前提を見直す必要があります。

暗号資産の長期的な安全性は、現在の適切な鍵管理と、将来の慎重な暗号技術移行にかかっています。

公開鍵は共有できますか？

多くの暗号システムで、公開鍵は共有できるよう設計されています。

現在の一般的なセキュリティ前提では、公開鍵を共有しても秘密鍵が相手に知られることはありません。

ただし、日常的な暗号資産の利用では、完全な公開鍵よりウォレットアドレスを共有するのが一般的です。

アドレスが実世界の身元と結び付けば、共有によってプライバシーが低下する場合があります。

たとえば、寄付用アドレスを公開すると、ブロックチェーンを調べる人が入金を確認できます。

また、特定のシステムで公開鍵がオンチェーンに公開された後、将来的に量子リスクが問題となれば、公開鍵の共有が影響する可能性があります。

公開鍵を過度に心配する必要はありませんが、必要以上の情報を共有しないようにしましょう。

実用上は、必要に応じて受取用アドレスを共有し、不要なアドレスの再利用を避けるのが最も安全な習慣です。

ブロックチェーンに一度記録された公開情報は、永久に公開されるものとして扱ってください。

ブロックチェーンは透明な記録であり、非公開の受信箱ではありません。

公開鍵に関するよくある間違い

よくある間違いの1つは、公開鍵で資金を送金できると思い込むことです。

公開鍵は署名を検証しますが、送金を承認する署名は秘密鍵で作成します。

公開鍵とウォレットアドレスを混同することもあります。

ウォレットアドレスは通常、公開鍵から生成されますが、必ずしも同じものではありません。

公開鍵とシードフレーズを混同するのも誤りです。

シードフレーズから秘密鍵を生成できるため、決して共有してはいけません。

公開鍵暗号によってすべてのトランザクションが非公開になると考えるのも間違いです。

ブロックチェーントランザクションの多くは暗号学的に署名されていますが、公開されています。

公開鍵が「公開」と呼ばれるからといって、プライバシーを無視するのも間違いです。

公開情報が身元や繰り返しの利用と結び付くと、活動の追跡に使われる場合があります。

利用者向けのベストプラクティス

秘密鍵、シードフレーズ、リカバリーフレーズは決して共有しないでください。

資金を受け取る必要がある場合に限り、ウォレットアドレスを共有してください。

公開鍵、秘密鍵、ウォレットアドレス、シードフレーズはそれぞれ異なるものだと理解しましょう。

ウォレットが新しいアドレスに対応している場合は、アドレスの再利用を避けてください。

資金を送る前に、受取アドレスを確認してください。

適切な場合は、長期保有する重要な資産にハードウェアウォレットやマルチシグを利用してください。

公開鍵による検証では不注意な承認を防げないため、署名前にウォレットの確認画面を読みましょう。

プライバシーへの影響を許容できない場合は、ウォレットアドレスを公開しないでください。

ウォレットソフトウェアは、公式な提供元から更新してください。

耐量子移行計画が進むにつれて、プロトコルの公式案内に従ってください。

開発者向けのベストプラクティス

独自の鍵システムを作るのではなく、十分にレビューされた暗号ライブラリを使用してください。

秘密鍵を生成する際は、安全な乱数を使ってください。

署名鍵、暗号化鍵、APIキー、バリデーター鍵、管理者鍵を分けてください。

どの公開情報が表示・共有されているかを、ウォレットのインターフェースで明確にしてください。

アドレスや派生識別子で十分な場合は、完全な公開鍵を不必要に公開しないでください。

署名がトランザクション、メッセージ、承認、認証リクエストのどれを対象にしているか説明してください。

適切な場合は、鍵のローテーションやスマートコントラクトウォレットの復旧に対応してください。

使用する暗号曲線、署名方式、アドレス導出方法を文書化してください。

未検証の暗号技術を急いで導入することなく、耐量子暗号の研究に備えてください。

優れた公開鍵設計には、安全な数学、堅牢なコード、分かりやすいインターフェース、利用者への教育が必要です。

よくある質問

暗号資産における公開鍵とは何ですか？

公開鍵は暗号鍵ペアの共有可能な部分で、システムによって署名の検証、受取情報の作成、暗号化に使われます。

公開鍵と秘密鍵は同じものですか？

いいえ。公開鍵は多くの状況で共有できますが、秘密鍵はトランザクションを承認できるため秘匿する必要があります。

公開鍵とウォレットアドレスは同じものですか？

いいえ。ウォレットアドレスは通常、公開鍵または関連する暗号データから生成されますが、完全な公開鍵そのものとは限りません。

公開鍵だけで暗号資産を盗まれることはありますか？

現在の通常の状況では、送金には対応する秘密鍵または有効な承認手段が必要なため、公開鍵だけで暗号資産を盗まれることはないはずです。

公開鍵は何に使われますか？

暗号設計によって、デジタル署名の検証、受取アドレスの生成、識別システム、データの暗号化に使われます。

公開鍵を共有してもよいですか？

はい。公開鍵は共有できるよう設計されています。ただし、ほとんどの利用者はウォレットアドレスを共有し、プライバシーにも配慮します。

ウォレットに公開鍵ではなくアドレスが表示されるのはなぜですか？

アドレスは短く使いやすく、多くの場合、資金の受け取りに使う公開鍵データから生成されるためです。

公開鍵から秘密鍵が分かることはありますか？

いいえ。適切に生成された公開鍵から、現在の古典コンピューターに関する前提のもとで秘密鍵が分かることはないはずです。

ブロックチェーントランザクションは公開鍵で暗号化されていますか？

多くのパブリックブロックチェーントランザクションは暗号化ではなく署名されています。そのため、検証可能でありながら公開されています。

公開鍵を紛失するとどうなりますか？

公開鍵は通常、秘密鍵またはウォレットのシードから再生成できますが、秘密鍵やシードフレーズを失うと、アクセスを永久に失う可能性があります。

量子コンピューティングは公開鍵に影響しますか？

将来、大規模な量子コンピューターが一部の公開鍵システムを脅かす可能性があるため、耐量子暗号への移行計画が重要です。

公開鍵に関する最も安全なルールは何ですか？

公開鍵は共有できる場合がありますが、秘密鍵とシードフレーズは決して共有しないことです。

まとめ

公開鍵は、暗号資産のセキュリティを支える重要な基盤の1つです。

公開鍵・秘密鍵ペアのうち共有可能な部分であり、ウォレット、ノード、バリデーター、アプリケーションが、トランザクションやメッセージに正しい秘密鍵で署名されたことを検証するのに役立ちます。

また、ウォレットアドレスの生成や、一部システムでの暗号化、識別機能にも使われます。

公開鍵は秘匿すべき秘密鍵とは異なり、資金の受け取りによく使われるウォレットアドレスとも別のものです。

Bitcoin、Ethereum、マルチシグウォレット、スマートコントラクトウォレット、ハードウェアウォレットなど、多くの暗号資産アプリケーションが、それぞれ異なる形で公開鍵暗号に依存しています。

公開鍵だけで資金を盗まれることは通常ありませんが、身元やアドレスの繰り返し利用と結び付くと、プライバシーに影響する可能性があります。

また、パブリックブロックチェーン上のトランザクションの多くは署名され、公開されており、完全に暗号化されているわけではありません。

最も重要なセキュリティ上の教訓はシンプルです。公開鍵やアドレスは慎重に共有できますが、秘密鍵とシードフレーズは決して共有してはいけません。

公開鍵は、管理権限を与える秘密を明かすことなく、暗号学的な証明を誰もが検証できるようにするものです。