sha-3とは？初心者に優しい解説で学ぶ最新暗号ハッシュの基本と使い方共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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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）

sha-3とは何か

sha-3はデータの整合性を検証するためのハッシュ関数です。入力データを受け取り、長さが固定のハッシュ値を作ります。ハッシュ値は元データを再現できない形で決まり、データが少しでも変わるとハッシュ値は大きく変わります。これによりファイルの改ざんを検出したり、データの同一性を確認したりするのに使われます。

SHA-3の特徴

SHA-3はKeccakと呼ばれる新しい設計思想を採用しています。Keccakは長さの異なる入力を受け取り、固定長の出力を作るスパンジング構成と呼ばれる仕組みを使います。SHA-3は出力長さを256ビットや512ビットなど選べ、一般的には SHA3-256 や SHA3-512 がよく使われます。

この設計には耐衝突性と耐前像性といったセキュリティ特性があり、信頼できるハッシュとしてさまざまな場面で活用されています。

SHA-3とSHA-2の違い

SHA-3は現行のSHA-2と別の設計です。SHA-2はMerkle-Damgård系の構造で、長さ拡張攻撃などの特性があると議論されましたが、SHA-3は全く別の構造である“スパンジング”を採用しています。これにより、SHA-3はSHA-2と独立した耐性を提供します。つまり、相互の影響を受けずに、同じデータに対して別のハッシュ値が生まれるという性質があります。実務上はSHA-2とSHA-3を組み合わせて設計を堅牢化するケースもあります。

実際の使い方

日常のファイル検証やデジタル署名にはSHA-3が使われます。例えばファイルを転送する前後で同じSHA-3ハッシュ値が得られるかを確認することで、途中で改ざんされていないことを確認できます。またWebのセキュリティプロトコルでもハッシュ関数として使われる場面があります。

なお、パスワードの保護にはSHA-3単体を使うのは適していません。パスワードには長時間の計算を伴う「鍵導出関数」や“ボリュームのあるソルト”と組み合わせることが推奨されます。つまり SHA-3はデータの整合性検証には強力ですが、パスワード保護には適切なKDFを併用することが大切です。

項目	説明
出力長さ	SHA3-256 は 256 ビットなど任意に選べる
モデル	Keccak のスパンジング構造
主な用途	データ整合性の検証、デジタル署名の一部、ファイル検証

まとめ

sha-3は現代のデジタルセキュリティを支える基本的な道具のひとつです。Keccakベースの設計とスパンジングという新しいアイデアにより、従来のSHA-2とは異なる攻撃耐性を提供します。用途に応じて SHA3-256 や SHA3-512 を選び、パスワードには別の手法を組み合わせて使うとよいでしょう。本記事は sha-3とは何かを初心者の視点で解説した入門記事です。

技術的には、SHA-3 の内部では「パディング」と呼ばれる最後の調整を行いデータを特定の長さにそろえます。pad10*1 と呼ばれる方式で、データの末尾に 1 と 0 を入れて識別します。さらに「キャパシティ」と呼ばれるパラメータを設定することで、出力長と衝突耐性のバランスを調整します。これらの概念は初めは難しく感じますが、要点は「入力の長さに関係なく出力は一定長になる」「出力を辞書攻撃などに強くするには適切な長さを選ぶ」ということです。

このように sha-3 は現代のデジタルセキュリティを支える基本的な道具のひとつです。

sha-3の同意語

SHA-3: セキュア・ハッシュ・アルゴリズム第3版。NISTが標準化したハッシュ関数ファミリーの総称です。
SHA3: SHA-3の別表記。ハイフンなしの表記です。
Secure Hash Algorithm 3: SHA-3の正式名称の英語表記です。
SHA-3ファミリー: SHA-3とその派生バージョンの総称です。
Keccak: SHA-3の元となった設計アルゴリズムの名称。SHA-3として標準化される前に提案された名称です。
Keccak-256: Keccak系の256ビット出力版（SHA3-256と同等の出力長）。
Keccak-384: Keccak系の384ビット出力版。SHA3-384と同等の出力長。
Keccak-512: Keccak系の512ビット出力版。SHA3-512と同等の出力長。
SHA3-224: SHA-3ファミリーの224ビット出力版。
SHA3-256: SHA-3ファミリーの256ビット出力版。
SHA3-384: SHA-3ファミリーの384ビット出力版。
SHA3-512: SHA-3ファミリーの512ビット出力版。
SHA-3-224: SHA-3ファミリーの224ビット出力版（表記の別形）。
SHA-3-256: SHA-3ファミリーの256ビット出力版（表記の別形）。
SHA-3-384: SHA-3ファミリーの384ビット出力版（表記の別形）。
SHA-3-512: SHA-3ファミリーの512ビット出力版（表記の別形）。
FIPS 202: SHA-3標準を定めた正式文書番号。NISTが公表する標準仕様書です。
NIST SHA-3: NISTが定めたSHA-3ファミリーを指す呼称です。
SHA-3標準: SHA-3に関するNIST標準の総称です。

sha-3の対義語・反対語

可逆性のある関数: 入力を出力から復元できる性質を持つ関数。SHA-3は一般に一方向性を前提としているため、可逆性は対義語として挙げられます。
衝突耐性が低い関数: 異なる入力が同じ出力を生みやすい性質。SHA-3は衝突耐性が高いとされるため、対義語として挙げられます。
事前像耐性が低い関数: 出力から元の入力を推測しやすい性質。SHA-3の一方向性と対立します。
二次像耐性が低い関数: 出力から別の入力を見つけやすい性質。SHA-3は二次像耐性が高いとされるため対義語です。
可変長出力を持つハッシュ関数: 出力長が固定ではなく、用途に応じて長さを変えられる特性。SHA-3の標準的運用とは異なる点です。
出力分布が偏っているハッシュ関数: 出力が均一に分布せず、特定の値に偏る傾向。安全性を欠く性質の対義語として挙げられます。
定数出力を返す関数: どんな入力にも同じ出力を返す常に一定の関数。最も基本的にハッシュとして欠陥があります。
暗号化関数（可逆・鍵付き）: 入力を鍵で暗号化して復号できる関数。SHA-3の非可逆性・ハッシュ性と真逆の性質です。
検証が難しい関数: 出力の整合性を検証する手段が乏しい、信頼性の低い特性を持つ関数。

sha-3の共起語

SHA-3: NISTが標準化した新しい世代の暗号学的ハッシュ関数ファミリー。従来のSHA-2の後継として位置づけられ、Keccak に基づく設計です。
Keccak: SHA-3の基盤となる暗号設計。元々のアルゴリズム名で、スポンジ函数を採用しています。
NIST: 米国の標準技術局。SHA-3の公式標準化を担当する機関です。
FIPS 202: SHA-3とSHAKEの正式標準を定めた連邦情報処理標準（FIPS）のドキュメント。公開されています。
スポンジ構造: SHA-3の核心となる構造。データを内部状態にスポンジ状に吸い込み、出力を取り出す方式です。
Keccak-f: SHA-3で使われる内部置換関数（パーミュテーション）。Keccak-f[1600]などの設計要素です。
SHAKE: SHA-3ファミリーの拡張出力関数（XOF）の総称。出力長を任意に設定できます。
SHAKE128: SHAKEファミリーの一つ。128ビットのセキュリティ強度目安で、出力長を自由に設定可能なXOFです。
SHAKE256: SHAKEファミリーのもう一つ。256ビットのセキュリティ強度を目安とし、任意長出力が得られます。
パディング: データ末尾を埋めるパディング方式。SHA-3では pad10*1 の形式が用いられます。
ダイジェスト: ハッシュ値の別名。入力データの要約情報を表す用語です。
ハッシュ関数: 暗号学的ハッシュ関数の総称。データの整合性や識別に使われます。
前像耐性: ハッシュ値から元データを推測するのが難しい性質。セキュリティの基本要件の一つです。
第二原像耐性: 異なるデータが同じハッシュ値になるのを難しくする性質。
衝突耐性: 別データが同じハッシュを生成する確率を低く保つ性質。
SHA3-256: SHA-3ファミリーの固定長バリアントの一つ。出力長は256ビットです。
SHA3-384: SHA-3ファミリーの固定長バリアントの一つ。出力長は384ビットです。
SHA3-512: SHA-3ファミリーの固定長バリアントの一つ。出力長は512ビットです。

sha-3の関連用語

SHA-3: NISTが標準化したSecure Hash Algorithm 3。Keccakに基づくスポンジ関数を採用し、従来のSHA-2とは別設計のハッシュファミリです。固定長のハッシュ（SHA3-224/256/384/512）と、任意長出力を作れるXOF（SHAKE128/256）を含みます。
Keccak: SHA-3の設計元となったハッシュ関数。スポンジ型の構成と Keccak‑f[1600] という内部置換を用い、SHA-3はこの設計思想をベースにしています。
スポンジ関数: 入力をレート部分に吸収し、内部状態を更新してから出力を絞り出す、吸収–絞りの二段階で動くハッシュ生成の枠組みです。
レート: Rate（レート）は、入力を吸収する部分のビット長。状態のうち出力に使われるのはレート部分です。
容量: Capacity（容量）は、セキュリティの源となる部分。通常 c = 2n（n は出力長）と設計され、耐性の根拠を担います。
パディング: 入力の末尾を適切に埋めるための pad10*1 方式。SHA-3 系ではこのパディングにより長さが決定され、ドメイン分離と組み合わされます。
ドメイン分離: 異なるモード（SHA3系・SHAKE系など）を混同しないよう、識別用の定数や規約を用いて区別します。
固定長ハッシュ: SHA3-224/256/384/512 は、それぞれ決まったビット長の固定長ハッシュを出力します。
SHA3-224: 出力長 224 ビットの固定長ハッシュを生成します。
SHA3-256: 出力長 256 ビットの固定長ハッシュを生成します。
SHA3-384: 出力長 384 ビットの固定長ハッシュを生成します。
SHA3-512: 出力長 512 ビットの固定長ハッシュを生成します。
SHAKE128: XOF（拡張出力関数）の一種。任意の長さの出力を生成できます。
SHAKE256: より高い安全性を狙った XOF の一種。任意長の出力を生成します。
XOF: Extendable-Output Function（拡張出力関数）の総称。必要な長さだけ出力を得られます。
KMAC-128: Keccak ベースの MAC。秘密鍵を用いて固定長の認証コードを生成します（NIST SP 800-185）。
KMAC-256: KMAC-128 のより強力なバージョン。秘密鍵付きの認証コードを生成します。
Keccak-f[1600]: SHA-3 の内部で使われる状態置換関数。1600ビット状態を24回のラウンドで回します。
FIPS 202: NIST が公表した SHA-3 ファミリの公式標準文書。仕様とパラメータが定義されています。
NIST SP 800-185: KMAC など、SHA-3 系の拡張仕様を定義する補足資料。
吸収フェーズ: スポンジ関数の入力を内部状態に吸収して状態を更新する段階。
絞りフェーズ: 内部状態から出力を取り出す（絞り出す）段階。
セキュリティ特性: 耐性には前像耐性・衝突耐性・第二前像耐性・長さ拡張耐性（XOF）などが含まれます。
用途例: データの整合性検証、デジタル署名の基盤、ファイル検証、データベースのハッシュ、認証コードの生成など。
SHA-3 と SHA-2 の違い: 設計思想が異なり、SHA-3 はスポンジ関数ベース、SHA-2 は Merkle–Damgård 派生。後方互換性は前提にせず、別の安全性モデルを提供します。