Key Derivation

鍵導出（Key Derivation）は、低エントロピーのパスワードや高エントロピーのマスター鍵から暗号鍵を生成するプロセスである。KDF（PBKDF2、scrypt、Argon2 など）を使い、総当たり攻撃のコストを引き上げる。

目的

人間のパスワード（低エントロピー）を十分に長い暗号鍵に変え、辞書攻撃やレインボーテーブル攻撃に耐える。

メカニズム

KDF はパスワード、ソルト、反復/コストパラメータ、出力長を取り、擬似乱数の鍵を生成する。反復は試行ごとのコストを倍加し、ソルトは事前計算テーブルを防ぎ、メモリ困難 KDF（scrypt/Argon2）はさらに GPU/ASIC の並列化に耐える。

ユースケース

ユーザーパスワードの暗号化保存
ディスク暗号化のマスター鍵導出
TLS セッション鍵導出（HKDF）
API トークン生成

例

入力

password + salt + 100000 iters

Output

256-bit key

Iterations multiply the cost

よくあるエラー

Hashing passwords with a raw SHA (no salt, no iterations): Use PBKDF2, scrypt, or Argon2

関連用語

PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2）はPKCS#5で標準化されたKDFであり、HMACの反復によりパスワードから鍵を導出する。パスワードハッシュと鍵導出で広く使われる。

scrypt は Colin Percival が設計したメモリーハードな鍵導出関数（KDF）である。大きなメモリ要求によって GPU/ASIC による並列総当たり攻撃を妨げ、パスワードハッシュや鍵導出に利用される。

ソルトとは、パスワードのハッシュ化時に加えるランダムな値のことで、同一パスワードでも異なるハッシュを生成させ、レインボーテーブルやパスワードの一致検出を無効化する。

ハッシュソルティング（Hash Salting）は、ハッシュ入力にランダムなソルトを追加して、同じ入力でも異なるハッシュを生成させる手法である。レインボーテーブルと衝突検出を無効化する。

関連ツール

PBKDF2 鍵導出

Derive a key from a password using PBKDF2 (RFC 2898) with Web Crypto API。無料、プライベート、100%クライアントサイド。

scrypt 鍵導出

Derive a key from a password using scrypt (memory-hard KDF)。無料、プライベート、100%クライアントサイド。

bcrypt ハッシュ生成

Hash passwords with bcrypt or verify bcrypt hashes。無料、プライベート、100%クライアントサイド。

References