sha3とは？今すぐ知りたい仕組みと使い方をわかりやすく解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

sha3とは？

sha3はデータの要約を作る「ハッシュ関数」のひとつです。ハッシュ関数は入力が少し変わるだけで出力（ハッシュ値）が大きく変化する性質を持ちます。これを利用してファイルの改ざんを検出したり、パスワードを安全に保管したりします。SHA3はKeccakと呼ばれる新しいアルゴリズムをベースにした設計思想を採用しています。この点が従来のSHA-2系とは異なる特徴のひとつです。

SHA3は出力長を選べるタイプがあり、代表的にはSHA3-256やSHA3-512と呼ばれます。これらはそれぞれ256ビットや512ビットの長さのハッシュ値を作成します。長さが長いほど衝突する確率は低くなり、データの要約をより厳格に保つことができます。

SHA3の仕組みの要点

Keccakの仕組みは柔らかい部品を組み合わせる置換ベースの設計を採用しています。この方法は従来のSHAシリーズと比べ内部の計算流れが異なり、入力データを小さなブロックに分けて処理します。最後に一定長さのハッシュ値を取り出す仕組みです。SHA3は「状態」と呼ばれる構造を使い、データを段階的に処理します。

この設計思想の利点として、攻撃者が特定の入力を狙ってハッシュ値を作り出す難易度が高くなる点が挙げられます。また、他のSHAシリーズと比べて新しい柔軟性を持ち合わせており、出力長の選択肢が広いことも魅力です。

SHA3とSHA2の違い

<th>項目

SHA3	SHA2
設計元	Keccakベース	SHA-2は別の古い設計
標準化元	NIST標準	旧世代の標準
代表的な出力長	224, 256, 384, 512	256, 512 など
耐性の特徴	衝突耐性と長さのバリエーションが特徴	同様の耐性だが設計思想が異なる

日常での使い方のイメージ

実務では次のような場面でSHA3が使われます。ファイルの完全性を検査するためのハッシュ値を作成、パスワードをそのまま保存せずハッシュ値とソルトを組み合わせて保管、データ転送時の改ざん検知などです。

使い方のポイントは出力長を用途に応じて選ぶことと適切なソルトの追加と安全な保管です。特にパスワードの保存にはSHA3だけでなく、適切なハッシュアルゴリズムとソルトの組み合わせ、さらには多段処理を検討するのが安全です。

実際の利用場面の例

例1 ファイル検証の流れ: ファイルを受け取る側と送る側でSHA3ハッシュ値を計算し、同じ値かどうかを比較します。

例2 ソフトウェア配布の署名と検証: 配布ファイルのハッシュ値を公開鍵署名と一緒に提供し、利用者側で署名とハッシュを検証します。

例3 ウェブアプリのデータ検証: ユーザーの入力データやセッション情報の整合性をSHA3で検証することで改ざんを防ぎます。

現実の運用では

セキュリティを左右する細かな点

として、ライブラリの信頼性とアップデート状況、適切なエラーハンドリング、および

乱数の管理

などが挙げられます。SHA3自体は強力ですが、使い方次第でその安全性は大きく変わります。

歴史と今後の動向

SHA3はNISTが標準化した比較的新しい世代のSHAであり、従来のSHA-2と並行して広く使われています。今後も新しい実装や最適化が進む見込みであり、ソフトウェア開発の現場では最新の推奨設定を追い続けることが重要です。

まとめ

sha3はデータの要約を作る新しい世代のハッシュ関数であり、Keccakベースの新しい仕組みを使っている点が大きな特徴です。出力長を自由に選べる点やNIST標準としての普及状況も魅力です。使い方としてはファイル検証やパスワード保護の補助に活用しますが、正しい設定と運用が前提です。

sha3の同意語

sha3: SHA-3（Secure Hash Algorithm 3）という、新しい世代の暗号ハッシュ関数の総称です。Keccakベースの設計をNISTが標準化したファミリとして広く使われています。
SHA-3: SHA-3はSecure Hash Algorithm 3の正式名称。Keccak系のハッシュ関数群を指す標準規格です。
SHA3: SHA3はSHA-3の別表記。表記ゆれのひとつ。
Keccak: KeccakはSHA-3の設計名。スポンジ構成と特有のパディングを使うハッシュファミリの原型です。
Keccak-256: Keccak-256はKeccakファミリの256ビット出力版。実装の文献やライブラリで使われる呼び方です。SHA3-256と同じ機能を指すこともありますが、規格上は別扱いになることがあります。
Keccak-512: Keccak-512はKeccakファミリの512ビット出力版。
SHA3-224: SHA3-224はSHA-3ファミリの出力長224ビット版。
SHA3-256: SHA3-256はSHA-3ファミリの256ビット出力版。実務でよく使われる派生の一つです。
SHA3-384: SHA3-384はSHA-3ファミリの384ビット出力版。
SHA3-512: SHA3-512はSHA-3ファミリの512ビット出力版。
FIPS 202: FIPS 202はSHA-3ファミリを公式に標準化した米国規格文書です。
NIST SHA-3: NIST SHA-3は米国国立標準技術研究所（NIST）が標準化したSHA-3ファミリの総称。
SHA-3ファミリ: SHA-3ファミリはSHA-3とその派生（SHA3-224/256/384/512、Keccakベースのバリエーション）を含むハッシュ関数の系統です。
Keccakファミリ: KeccakファミリはSHA-3の設計元となったハッシュ関数の系。スポンジ構造を特徴とします。

sha3の対義語・反対語

プレーンテキスト（平文）: SHA-3でハッシュ化される前の元データ。ハッシュはこの平文を元に不可逆的な文字列を作るため、対となる概念として平文が挙げられます。
未加工データ（生データ）: 加工されていないオリジナルデータのこと。ハッシュ化とは対照的に、元の状態のデータを指します。
可逆性: データを元に戻せる性質のこと。SHA-3は不可逆性（元に戻せない性質）を特徴とするため、対義語として可逆性が挙げられます。
復号可能データ: 適切な鍵や手段があれば元データへ復元できるデータ。ハッシュは基本的に復元不能なので、対比としての意味を持ちます。
暗号化データ: データを保護するために暗号化された状態のデータ。SHA-3のハッシュ（不可逆）と対照的に、鍵を使えば元に戻せる性質を持つ点が対比になります。
ハッシュレスデータ: SHA-3などのハッシュ処理を適用していないデータ。ハッシュを前提としない状態という意味での対比です。
別のハッシュアルゴリズムのデータ: SHA-3以外のハッシュアルゴリズム（例: SHA-2、MD5 など）を用いたデータ。概念はハッシュだが手法が異なる点で対比となります。

sha3の共起語

SHA3-256: SHA3規格の256ビット出力のハッシュ関数。
SHA3-512: SHA3規格の512ビット出力のハッシュ関数。
SHA3-224: SHA3規格の224ビット出力のハッシュ関数。
SHA3-384: SHA3規格の384ビット出力のハッシュ関数。
SHAKE-128: SHA3ファミリーの可変長出力関数の一つ。
SHAKE-256: SHA3ファミリーの可変長出力関数の一つ。
Keccak: SHA3の原型となったスポンジ型ハッシュ関数の正式名。
スポンジ構成: SHA3が採用するデータの吸収と排出の仕組み。
パディング: データ長をブロック長に揃えるための埋め込み処理。
出力長: 生成されるハッシュ値のビット長の設定。
ハッシュ関数: データを一定長の値に変換する暗号関数の総称。
NIST: SHA3を標準化した米国の標準化機関。
FIPS-202: SHA3の公式標準文書。
ファイル検証: ファイルの整合性をハッシュ値で検証する用途。
データ整合性: データが改ざんされていないことを確認する性質。
ファイルハッシュ: ファイルを識別・検証するためのハッシュ値。
デジタル署名: ハッシュ値を用いてデータの真正性を保証する技術。
衝突耐性: 異なる入力が同じハッシュ値になる確率が低い性質。
前像抵抗性: 特定のハッシュ値から元データを推定しにくい性質。
第二前像抵抗性: 別の入力を同じハッシュ値に変えるのが難しい性質。
従来ハッシュとの比較: SHA-2など従来のハッシュ関数と比較されること。
SHA-2: SHA-2ファミリーの代表的なハッシュ関数群。
ブロックチェーン: データの整合性検証などでSHA3が使われる場面。
実装: ソフトウェアやハードウェアでSHA3を動かすこと。
ライブラリ: OpenSSL、BoringSSL、libsodiumなどのSHA3実装ライブラリ。
パフォーマンス: 処理速度や資源消費の指標としての速さ。

sha3の関連用語

SHA-3 (SHA3): NISTが標準化したハッシュ関数ファミリ。Keccakのスポンジ構造を基にしており、従来のSHA-2とは別設計。固定長のダイジェスト（例：SHA3-256）や任意長の出力を得られるXOF（SHAKE）などが含まれる。
Keccak: SHA-3の基盤となった元のアルゴリズム。スポンジ型のハッシュで、入力を内部状態に吸収し、出力を絞り出す方式。SHA-3の実装思想の源泉。
Keccak-f[1600]: Keccakの内部置換（パーミュテーション）。状態は5×5のレーンで構成され、1600ビットの変換を繰り返して演算を行う。
Sponge構造（スポンジ構成）: 入力をレート領域に吸収し、パディングを挟んだ後に出力を絞り出す、吸収と絞り出しの2段階を繰り返す設計。SHA-3の基本的な動作原理。
マルチレートパディング: レート領域を満たすためのパディング方式。データ長に合わせて末尾を埋め、ドメイン分離を実現するための追加的な識別情報を付与することがある。
ドメイン分離: 同じハッシュ関数ファミリ内で、用途（ハッシュ、XOFなど）を区別するための識別機構。用途ごとに異なるサフィックスや設定を用いる。
SHA3-256: 出力長256ビットの固定長ハッシュ。SHA-3系の代表的な選択肢のひとつ。
SHA3-224: 出力長224ビットの固定長ハッシュ。軽量なダイジェストが必要な場面で使用。
SHA3-384: 出力長384ビットの固定長ハッシュ。中長のダイジェストに適する。
SHA3-512: 出力長512ビットの固定長ハッシュ。長いダイジェストが要求される用途に向く。
SHAKE128: Extendable Output Function（XOF）の一種。出力長を任意に伸ばせる安全なハッシュ系。
SHAKE256: SHAKE128と同様のXOFだが、より高いセキュリティ設定で長い出力を得られる設計。
XOF（Extendable-Output Function）: 出力長を任意に拡張できるハッシュ関数。署名や鍵導出、データの可変長チェックなどに活用される。
NIST FIPS 202: SHA-3/Keccakの公式標準文書。SHA3ファミリ、SHAKE系、パディング方式、ドメイン分離などの仕様を定義。
レート（Rate, r）: スポンジ構造でデータを吸収・絞り出しに使われる幅。大きさが大きいほど処理のスループットは上がるが、セキュリティには影響を与える。
キャパシティ（Capacity, c）: セキュリティの指標となる容量。通常、出力長の安全性は c/2 ビット程度とされ、r + c = b（状態ビット数）で成り立つ。
ブロックサイズ / Keccak-f[1600] 状態: 内部状態の総ビット数。Keccak-f[1600] は 1600 ビットの状態を用い、レートとキャパシティを構成する基盤。
パディング（Padding） / マルチレートパディング: データ長をレート領域に合わせて埋める処理。SHA3系ではドメイン分離のための識別情報を付与してからパディングを適用する。
前像耐性（Preimage resistance）: 与えられたハッシュ値から元の入力を推定しにくい性質。安全性の基本要件のひとつ。
第二前像耐性（Second-preimage resistance）: 別の入力で同じハッシュを作るのが難しい性質。改ざん検知や整合性の確保に寄与。
衝突耐性（Collision resistance）: 異なる入力が同じハッシュを生む確率を極めて低く保つ性質。衝突の発見を困難にする。
ハッシュ関数の一般用途: データの同一性検証、ダイジェスト生成、デジタル署名の基盤など、広範なセキュリティ用途に使われる。
従来のSHA-2系列との関係: SHA-2は1990年代後半から広く使われてきた設計。SHA-3は別設計であり、互換性を前提としない新しいセキュリティ特性を提供する。
ドメイン分離サフィックス例（SHA3系）: 用途別の識別用サフィックスを設け、同じハッシュファミリ内の混同を避ける設計。具体的な値は仕様で定義されている。
実装・性能の考慮点: ソフトウェア・ハードウェア実装で速度、メモリ使用量、並列処理能力、エネルギー効率などが異なる。環境に合わせた最適化が重要。