IV (Initialization Vector)

初期化ベクトル（IV、Initialization Vector）は、ブロック暗号モードにランダム性を注入する入力である。同じ平文でも暗号化ごとに異なる暗号文が生成される。

目的

同一平文のパターン漏洩を防ぎ、意味論的セキュリティを提供する。

メカニズム

IV の長さは通常ブロック長に等しい（AES では 128 ビット）。CBC は予測不能な（ランダムな）IV を要求し、CTR/GCM は一意性を要求する（カウンタでよい）。IV は秘密にする必要はなく、暗号文と一緒に送信される。GCM では IV はしばしば nonce と呼ばれる。

ユースケース

AES-CBC のランダム IV
AES-GCM の一意 nonce
ディスク暗号化での IV 保存
暗号文の識別とデデュープ

例

入力

AES-CBC IV=random 128 bits

Output

different result on every encryption

The IV is transmitted with the ciphertext

よくあるエラー

A fixed or predictable IV enables chosen-plaintext attacks: Use a random IV for CBC and a unique nonce for CTR/GCM

関連用語

ノンス（nonce、number used once）は暗号化で一度だけ使われる値である。IVと似るが、ランダム性よりも一意性を重視し、ストリーム暗号やAEADで広く使われる。

CBC (Cipher Block Chaining)

CBC モードは、暗号化前に直前の暗号文ブロックと現在の平文ブロックを XOR するため、同一の平文ブロックも異なる暗号文になる。ランダムな IV が必要である一方、完全性の認証は提供しない。

GCM (Galois/Counter Mode)

GCM（Galois/Counter Mode）は CTR 暗号と GHASH 認証を組み合わせた AEAD モードであり、機密性と完全性を同時に提供し、TLS 1.2/1.3 の推奨モードである。

Mode of Operation

運用モード（mode of operation）は、ブロック暗号を任意長のデータに適用するための方式で、暗号化時に複数の平文ブロックをどう連結するかを定義する。代表的なものにECB、CBC、CTR、GCMがある。

関連ツール

AES 暗号化ツール

Encrypt text or binary data with AES (CBC/GCM/ECB) using Web Crypto API。無料、プライベート、100%クライアントサイド。

References