SSH鍵 GnuPG OpenSSL LinuC102 第10回

LinuC レベル1 102試験対策シリーズの第10回です。前回はファイアウォールと SELinux で「アクセスを制限する」層を学びました。今回は 「データそのものを守る」 層 ── 暗号化です。共通鍵暗号と公開鍵暗号の違いから始め、SSH 鍵認証（ssh-keygen）、GnuPG（gpg）でのファイル暗号化・署名、OpenSSL（openssl）でのハッシュ・証明書操作を実機で読み解きます。盗聴・改ざん・なりすましからデータを守る、現場必須の技術です。

今ここマップ

LinuC 102 試験対策シリーズ（全12回）

  第1回 シェル環境のカスタマイズ
  第2回 Bashスクリプト入門
  第3回 ネットワーク基礎
  第4回 ネットワークトラブルシューティングとDNS
  第5回 ユーザ・グループ管理と sudo 設定
  第6回 ジョブスケジューリングと時刻管理
  第7回 ログ管理実践
  第8回 メール配送エージェント(MTA)の基本
  第9回 ファイアウォールと SELinux 入門
▶ 第10回 暗号化によるデータ保護    ← いまここ
  第11回 クラウドセキュリティの基礎
  第12回 オープンソースの文化

この記事で身につくこと

1. 共通鍵暗号と公開鍵暗号の違いを説明できる
2. ssh-keygen で鍵ペアを生成し、ssh-copy-id で公開鍵を配布できる
3. ~/.ssh/ のパーミッション要件を理解している
4. gpg でファイルの暗号化・復号ができる
5. openssl でハッシュ計算・自己署名証明書の作成・証明書表示ができる

第1章：なぜ暗号化が必要なのか

1.1 平文通信の危険

かつてサーバへのリモートログインには telnet、ファイル転送には ftp が使われていました。今これらがほぼ使われないのは、通信内容が平文（暗号化されていない）だからです。経路の途中でパケットを覗かれれば、パスワードもファイル内容もそのまま読まれてしまいます。

暗号技術は、次の3つを守るために使われます。

• 機密性：盗聴されても内容が読めない（暗号化）
• 完全性：改ざんされたら気づける（ハッシュ・署名）
• 認証：通信相手が本物だと確認できる（署名・証明書）

誰のためかというと ── 開発者のため（コードや認証情報を守る）、運用者のため（サーバ間通信を安全にする）、そして利用者のため（個人情報の漏洩を防ぐ）。暗号化は「特別なことをするとき」ではなく、通信とデータ保管の標準装備です。

第2章：共通鍵暗号と公開鍵暗号

2.1 共通鍵暗号 ── 同じ鍵で暗号化・復号

共通鍵暗号（対称鍵暗号）は、暗号化と復号に 同じ鍵を使います。代表は AES。処理が高速で、大量のデータの暗号化に向きます。

弱点は 鍵配送問題です。暗号文を送る相手に「鍵」を渡さなければ復号できませんが、その鍵を安全に渡す手段がそもそも問題になります。鍵を平文で送れば、盗聴者にも鍵が渡ってしまいます。

2.2 公開鍵暗号 ── 2つで1組の鍵

公開鍵暗号（非対称鍵暗号）は、公開鍵と秘密鍵のペアを使います。代表は RSA、楕円曲線暗号（ECC）。

• 公開鍵で暗号化したものは、対応する秘密鍵でしか復号できない
• 公開鍵は名前のとおり 誰に渡してもよい。秘密鍵だけ厳重に守る

これで鍵配送問題が解決します。受信者が公開鍵をばらまき、送信者はその公開鍵で暗号化する。復号できるのは秘密鍵を持つ受信者だけ。弱点は 処理が遅いことです。

2.3 ハイブリッド方式 ── 両者のいいとこ取り

実際の SSH / TLS（HTTPS）/ GPG は、両方を組み合わせた ハイブリッド方式です。

• 実データは 共通鍵暗号で暗号化（速い）
• その共通鍵（セッション鍵）を 公開鍵暗号で相手に渡す（安全）

「速さ」と「安全な鍵配送」を両立する、よくできた仕組みです。

2.4 デジタル署名 ── 鍵の使い方を逆にする

公開鍵暗号は、鍵の使い方を逆にすると デジタル署名になります。

• 暗号化：公開鍵で暗号化 → 秘密鍵で復号（機密性）
• 署名：秘密鍵で署名 → 公開鍵で検証（完全性＋認証）

「秘密鍵を持つ本人にしか作れない署名」を、誰でも公開鍵で検証できる。これで「本物が作った」「改ざんされていない」が確認できます。

第3章：SSH 鍵認証

3.1 パスワード認証より鍵認証

SSH には2つの認証方式があります。

• パスワード認証：パスワードを入力。総当たり攻撃（ブルートフォース）に弱い。第7回で見た /var/log/secure の「Failed password」は、この攻撃の記録
• 公開鍵認証：秘密鍵を持っていることで認証。秘密鍵はネットワークを流れないため、盗聴・総当たりに強い

本番サーバでは 鍵認証だけを許可し、パスワード認証を無効化（sshd_config の PasswordAuthentication no）するのが標準です。

3.2 ssh-keygen で鍵ペアを生成する

鍵ペアの生成は ssh-keygen です。鍵の種別は、現在は ed25519（楕円曲線、短くて安全で高速）が推奨です。RSA を使う場合は 4096bit 以上にします。

実行コマンド（linuc-alma、検証用に専用ファイル名で生成）：

$ ssh-keygen -t ed25519 -C "linuc-test" -f ~/.ssh/linuc_test_ed25519 -N ""

実行結果：

Generating public/private ed25519 key pair.
Your identification has been saved in /home/developer/.ssh/linuc_test_ed25519
Your public key has been saved in /home/developer/.ssh/linuc_test_ed25519.pub
The key fingerprint is:
SHA256:qB4AP2dUQCEuP6l5/6X5jQ3fnpDOK7dpZI19eVgWUIg linuc-test
The key's randomart image is:
+--[ED25519 256]--+
（randomart の図は省略）
+----[SHA256]-----+

オプション	意味
-t ed25519	鍵種別（ed25519 / rsa / ecdsa）
-C "コメント"	コメント（どの鍵か識別しやすくする）
-f パス	出力ファイル名（既定は ~/.ssh/id_ed25519）
-N "パスフレーズ"	秘密鍵のパスフレーズ（"" で無し。本番では設定推奨）
-b ビット数	鍵長（RSA で 4096 等）

3.3 生成物 ── 秘密鍵と公開鍵

実行コマンド（linuc-alma）：

$ ls -la ~/.ssh/linuc_test_ed25519 ~/.ssh/linuc_test_ed25519.pub
$ cat ~/.ssh/linuc_test_ed25519.pub

実行結果：

-rw-------. 1 developer developer 399  5月 16 17:37 /home/developer/.ssh/linuc_test_ed25519
-rw-r--r--. 1 developer developer  92  5月 16 17:37 /home/developer/.ssh/linuc_test_ed25519.pub
ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAIHbRtTX2FEcZ4t1Rqq9W6XaCWWiJhfM9eWSa4O35XxT8 linuc-test

• 秘密鍵（linuc_test_ed25519、拡張子なし）：パーミッション 0600。絶対に外部に出さない
• 公開鍵（linuc_test_ed25519.pub、.pub 付き）：パーミッション 0644。配ってよい。中身は 鍵種別 base64鍵 コメント の1行

3.4 ssh-copy-id で公開鍵を配る

鍵認証でログインするには、接続先サーバの ~/.ssh/authorized_keys に自分の公開鍵を登録します。これを自動でやるのが ssh-copy-id です。

$ ssh-copy-id -i ~/.ssh/linuc_test_ed25519.pub developer@10.0.10.133

ssh-copy-id は、初回はパスワード認証で接続し、指定した公開鍵を接続先の authorized_keys に追記します。以降はその鍵で鍵認証ログインができます。手動でやるなら「公開鍵の1行を接続先の ~/.ssh/authorized_keys に追記する」のと同じです。

3.5 パーミッション要件 ── 緩いと認証されない

SSH 鍵認証は パーミッションに厳格です。緩すぎると sshd が「安全でない」と判断し、鍵認証を拒否します。

対象	必要なパーミッション
~/.ssh ディレクトリ	700（本人のみ）
秘密鍵（id_ed25519 等）	600（本人のみ読み書き）
~/.ssh/authorized_keys	600
公開鍵（*.pub）	644（配ってよい）

実行コマンド（linuc-alma）：

$ ls -ld ~/.ssh
$ ls -la ~/.ssh/authorized_keys

実行結果：

drwx------. 2 developer developer 104  5月 16 17:37 /home/developer/.ssh
-rw-------. 1 developer developer 100  5月  9 19:16 /home/developer/.ssh/authorized_keys

ssh-keygen や ssh-copy-id は最初から正しいパーミッションで作ります。「鍵認証が効かない」トラブルの定番が、手作業でファイルをコピーしたときの パーミッションの緩みです。

第4章：ssh-agent でパスフレーズを管理する

秘密鍵には パスフレーズを設定すべきです。万一秘密鍵ファイルが盗まれても、パスフレーズが分からなければ即座には悪用されません（二要素的な守り）。

ただし、SSH 接続のたびにパスフレーズを打つのは手間です。そこで ssh-agent が、一度入力したパスフレーズ（実際には復号した鍵）をメモリに保持し、以降の接続で自動的に使えるようにします。

$ eval $(ssh-agent)          # エージェントを起動
$ ssh-add ~/.ssh/id_ed25519  # 鍵を登録（パスフレーズはここで1回だけ入力）
$ ssh-add -l                 # 登録済みの鍵を一覧

多くのデスクトップ環境では、ログイン時に ssh-agent が自動起動します。ssh-add -A 相当の エージェント転送（ssh -A）を使うと、踏み台サーバ経由で奥のサーバへ接続するときも手元の鍵を使えますが、踏み台が信頼できない場合はリスクになるため、必要なときだけ使います（踏み台構成は次回第11回で詳しく扱います）。

第5章：GnuPG（gpg）

5.1 GnuPG とは

GnuPG（GNU Privacy Guard、コマンドは gpg）は、OpenPGP 標準の実装です。ファイルの暗号化・復号・署名・検証に使います。SSH が「通信」を守るのに対し、gpg は主に「ファイル・データ」を守ります。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ gpg --version | head -2

実行結果：

gpg (GnuPG) 2.3.3
libgcrypt 1.10.0-unknown

5.2 対称暗号 ── パスフレーズだけで暗号化

もっとも手軽なのが -c（--symmetric）の 対称暗号です。鍵ペアを作らず、パスフレーズだけでファイルを暗号化できます。「このファイルを自分用に暗号化して保管したい」「パスワードを知っている相手に渡したい」という用途に向きます。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ echo "secret data for LinuC" > /tmp/secret.txt
$ gpg -c --batch --passphrase "testpass" /tmp/secret.txt
$ ls /tmp/secret.txt.gpg

実行結果：

/tmp/secret.txt.gpg

暗号化された secret.txt.gpg が作られます（元の secret.txt は残ります）。なお、gpg を初めて使うときは ~/.gnupg ディレクトリが自動作成される旨のメッセージが出ます。--batch --passphrase は対話プロンプトを省く指定で、本来は対話的にパスフレーズを入力します。

復号は -d（--decrypt）です。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ gpg -d --batch --passphrase "testpass" /tmp/secret.txt.gpg

実行結果（標準出力に復号内容、標準エラーに暗号方式の情報）：

secret data for LinuC
gpg: AES256.CFB暗号化済みデータ
gpg: 1 個のパスフレーズで暗号化

暗号アルゴリズムは AES256 が使われています。

5.3 公開鍵暗号と署名

gpg の本領は公開鍵暗号です。鍵ペアを作り、相手の公開鍵で暗号化したり、自分の秘密鍵で署名したりします。主な操作をまとめます。

用途	コマンド
鍵ペア生成	gpg --full-generate-key
公開鍵の一覧	gpg --list-keys
秘密鍵の一覧	gpg --list-secret-keys
公開鍵で暗号化	gpg -e -r 受信者 file
復号	gpg -d file.gpg
署名（文書に埋め込み）	gpg --sign file
分離署名（別ファイル）	gpg --detach-sign file
署名の検証	gpg --verify file.sig file
対称暗号	gpg -c file

OSS の配布ファイルに付いている .sig や .asc ファイルは gpg の署名で、gpg --verify で「配布元が本物か」「ダウンロード中に改ざんされていないか」を検証できます。

第6章：OpenSSL

6.1 openssl は暗号ツールキット

OpenSSL は、ハッシュ計算・共通鍵暗号・公開鍵・証明書操作までを1つでこなす暗号ツールキットです。HTTPS（TLS）のライブラリとしても広く使われています。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ openssl version

実行結果：

OpenSSL 3.5.1 1 Jul 2025 (Library: OpenSSL 3.5.1 1 Jul 2025)

6.2 ハッシュ計算

ハッシュは「データから固定長の要約値を作る一方向の計算」です。同じ入力からは必ず同じハッシュが出るため、ファイルが改ざんされていないかの確認に使います。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ echo "linuc" > /tmp/h.txt
$ openssl dgst -sha256 /tmp/h.txt
$ sha256sum /tmp/h.txt

実行結果：

SHA2-256(/tmp/h.txt)= 864794e06b6beb7f21f34fcc7f2a5a5ae013bab0fd1fee1299c5262daaf7f89c
864794e06b6beb7f21f34fcc7f2a5a5ae013bab0fd1fee1299c5262daaf7f89c  /tmp/h.txt

openssl dgst -sha256 と sha256sum は 同じ SHA-256 アルゴリズムなので、ハッシュ値は完全に一致します（表示形式だけ違う）。ダウンロードしたファイルのハッシュを配布元の値と照合すれば、改ざんを検出できます。

6.3 乱数生成

パスワードやトークンの生成に使える乱数も openssl で作れます。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ openssl rand -base64 32

実行結果（例、毎回変わる）：

z0nFFr224bWHA7RjWZyOoNKv8KyJuENbFX0/GdnpldY=

6.4 自己署名証明書を作る

HTTPS で使う証明書も openssl で作れます。検証環境や社内向けには 自己署名証明書（自分で自分を証明する証明書）を使うことがあります。

実行コマンド（linuc-alma）：

$ openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -keyout /tmp/key.pem -out /tmp/cert.pem -days 365 -nodes -subj "/CN=linuc-test"
$ ls /tmp/key.pem /tmp/cert.pem

実行結果（鍵生成中は進捗ドットが表示される）：

/tmp/cert.pem
/tmp/key.pem

オプション	意味
req -x509	証明書署名要求ではなく、自己署名証明書を直接生成
-newkey rsa:2048	新しい RSA 2048bit 鍵を同時に生成
-keyout / -out	秘密鍵 / 証明書の出力先
-days 365	有効期限（日数）
-nodes	秘密鍵にパスフレーズを付けない
-subj "/CN=..."	対話入力を省略し主体名を指定

6.5 証明書の中身を読む

実行コマンド（linuc-alma）：

$ openssl x509 -text -noout -in /tmp/cert.pem | head -13

実行結果（抜粋）：

Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            49:dd:5f:55:10:4f:7a:62:5f:90:ac:00:7e:31:0c:7b:29:8c:bd:6f
        Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: CN=linuc-test
        Validity
            Not Before: May 16 08:37:34 2026 GMT
            Not After : May 16 08:37:34 2027 GMT
        Subject: CN=linuc-test
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption

x509 -text -noout で証明書を人間可読で表示します。Issuer（発行者）と Subject（対象）が同じ＝自分で自分を証明している＝自己署名証明書、と読み取れます。CA が発行した証明書なら Issuer は CA の名前になります。接続先サーバの証明書を確認するなら openssl s_client -connect ホスト:443 も使えます。

第7章：公開鍵基盤（PKI）と証明書の信頼

7.1 「この公開鍵は本物か」問題

公開鍵暗号には、もう1つ課題があります。「受け取った公開鍵が、本当に意図した相手のものか」を、どう保証するのか。攻撃者が偽の公開鍵をすり替えれば、なりすましが成立してしまいます。

これを解決するのが PKI（公開鍵基盤）と 証明書です。証明書は「この公開鍵は、確かにこのドメイン／組織のものだ」と、信頼できる第三者が保証した文書です。

7.2 認証局（CA）と信頼の連鎖

その「信頼できる第三者」が 認証局（CA：Certificate Authority）です。

• ルート CA：信頼の頂点。OS やブラウザに「信頼するルート証明書」として最初から組み込まれている
• 中間 CA：ルート CA に署名された CA。実際のサーバ証明書はここが発行することが多い
• サーバ証明書：中間 CA に署名された、各サイトの証明書

「ルート CA → 中間 CA → サーバ証明書」と署名がつながっていることを 信頼の連鎖（チェーン）と呼びます。ブラウザは、この連鎖を辿って最後にルート CA に行き着けば「信頼できる」と判断します。HTTPS サイトで鍵マークが出るのはこの検証が通った印です。

7.3 自己署名証明書との違い

第6章で作った自己署名証明書は、この連鎖がありません（自分で自分を保証しているだけ）。だからブラウザは「信頼できない」と警告を出します。検証環境や社内限定なら自己署名でも実用になりますが、一般公開するサイトは CA 署名の証明書が必要です。無料で CA 署名証明書を発行する Let’s Encrypt が広く使われており、第8回で触れた certbot.timer がその自動更新を担っています。

第8章：現場での使いどころ

現場での使いどころ

• サーバ間 SSH の鍵運用：本番サーバはパスワード認証を無効化（PasswordAuthentication no）し、鍵認証のみにする。総当たり攻撃の入口を塞ぐ
• CI/CD のデプロイ鍵：GitHub の Deploy Key、デプロイ用サービスアカウントの鍵。読み取り専用・1リポジトリ限定など、権限を絞った鍵を使う
• 設定ファイル・バックアップの暗号化：認証情報を含むバックアップを gpg で暗号化してから外部ストレージに置く
• 配布物の検証：OSS やパッケージをダウンロードしたら、sha256sum でハッシュを照合し、gpg --verify で署名を検証してから使う
• HTTPS 証明書の管理：openssl x509 -text や openssl s_client で有効期限・発行者を確認。期限切れはサービス停止に直結するため監視対象にする
• 鍵ローテーション：鍵は永久ではない。定期的に、また担当者の異動・退職時に、鍵を作り直して古い鍵を authorized_keys から削除する

第9章：ヒヤリハット

第10章：やってみよう

linuc-alma にログインして次の4つの演習を実行してください。所要時間は25〜35分です。生成する鍵・証明書はすべて専用ファイル名で、演習末にクリーンアップします。既存の ~/.ssh/id_* には触れないこと。

演習1：SSH 鍵ペアを作る

実行コマンド（linuc-alma）：

$ ssh-keygen -t ed25519 -C "linuc-test" -f ~/.ssh/linuc_test_ed25519 -N ""
$ ls -la ~/.ssh/linuc_test_ed25519*
$ cat ~/.ssh/linuc_test_ed25519.pub
$ ssh-keygen -lf ~/.ssh/linuc_test_ed25519.pub
$ rm ~/.ssh/linuc_test_ed25519 ~/.ssh/linuc_test_ed25519.pub

確認ポイント：秘密鍵が 0600、公開鍵が 0644。公開鍵は1行。-lf でフィンガープリント（256bit、ED25519）が出る。最後の rm でクリーンアップ。

演習2：gpg で対称暗号

実行コマンド（linuc-alma）：

$ echo "secret data" > /tmp/secret.txt
$ gpg -c --batch --passphrase "testpass" /tmp/secret.txt
$ ls /tmp/secret.txt.gpg
$ gpg -d --batch --passphrase "testpass" /tmp/secret.txt.gpg
$ rm /tmp/secret.txt /tmp/secret.txt.gpg

確認ポイント：.gpg ファイルが作られ、復号で元の secret data が表示される。暗号方式が AES256 と分かる。

演習3：openssl でハッシュと乱数

実行コマンド（linuc-alma）：

$ openssl version
$ echo "linuc" > /tmp/h.txt
$ openssl dgst -sha256 /tmp/h.txt
$ sha256sum /tmp/h.txt
$ openssl rand -base64 32
$ rm /tmp/h.txt

確認ポイント：openssl dgst -sha256 と sha256sum のハッシュ値が一致する（表示形式だけ違う）。openssl rand は実行のたびに違う値。

演習4：自己署名証明書を作って表示する

実行コマンド（linuc-alma）：

$ openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -keyout /tmp/key.pem -out /tmp/cert.pem -days 365 -nodes -subj "/CN=linuc-test"
$ openssl x509 -text -noout -in /tmp/cert.pem | head -13
$ rm /tmp/key.pem /tmp/cert.pem

確認ポイント：cert.pem（証明書）と key.pem（秘密鍵）が作られる。x509 -text の出力で Issuer と Subject が同じ（＝自己署名）、Validity の有効期限が1年後になっている。

困ったらマニュアルを引きます。man ssh-keygen man ssh-copy-id man ssh-agent man gpg man openssl man openssl-req man openssl-x509。openssl help でサブコマンド一覧も出ます。

理解度チェック

次の5問を ○×で答えてください。解答は記事末尾にあります。

1. 共通鍵暗号は、暗号化と復号に異なる鍵を使う方式である。
2. デジタル署名は、署名を秘密鍵で行い、検証を公開鍵で行う。
3. SSH 鍵認証では、~/.ssh ディレクトリのパーミッションが緩すぎると sshd が鍵認証を拒否することがある。
4. gpg -c は、鍵ペアを使わずパスフレーズだけでファイルを暗号化する対称暗号である。
5. 自己署名証明書は、認証局（CA）の署名による信頼の連鎖を持つため、ブラウザは警告を出さない。

解答

1. ×（共通鍵暗号は暗号化と復号に同じ鍵。異なる鍵を使うのは公開鍵暗号）
2. ○（署名は秘密鍵、検証は公開鍵。暗号化（公開鍵で暗号化・秘密鍵で復号）とは逆向き）
3. ○（秘密鍵 600 / ~/.ssh 700 が要件。緩いと拒否される）
4. ○（-c＝対称暗号。鍵ペア不要、パスフレーズだけ。AES256 が使われる）
5. ×（自己署名は信頼の連鎖を持たない。ブラウザは「信頼できない」と警告する。一般公開には CA 署名証明書が必要）

次回予告

次回（第11回）は 「クラウドセキュリティの基礎 — IAM・公開鍵管理・SSH踏み台構成」 です。クラウドの責任共有モデル、IAM（ユーザー・ロール・ポリシー）、EC2 のキーペア、SSH 踏み台（Bastion Host）の役割を扱います。今回学んだ SSH 鍵が、クラウドでどう管理されるかを見ていきます。VM を使わない座学回です。

LinuC 102 試験対策シリーズ（全12回）

1. シェル環境のカスタマイズ：環境変数・エイリアス・履歴・ロケール
2. Bashスクリプト入門：if/for/関数で書く現場の自動化スクリプト
3. ネットワーク基礎：TCP/IP・ip コマンド・NetworkManager
4. ネットワークトラブルシューティングとDNSクライアント設定
5. ユーザ・グループ管理と sudo 設定の実務（useradd, visudo）
6. ジョブスケジューリングと時刻管理：cron, systemd timer, chrony, NTP
7. ログ管理実践：journalctl と rsyslog の使い分け
8. メール配送エージェント(MTA)の基本：postfix の動作確認
9. ファイアウォール（firewalld / ufw）と SELinux 入門
10. 暗号化によるデータ保護：SSH鍵認証・GnuPG・OpenSSL
11. クラウドセキュリティの基礎：IAM・公開鍵管理・SSH踏み台構成
12. オープンソースの文化：主要ライセンス（GPL/MIT/Apache）とコミュニティ