CRYSTALS-Kyber（Cryptographic Suite for Algebraic Lattices — Key Encapsulation Mechanism）は、量子コンピュータ時代における暗号通信の新しい標準です。2024年8月、米国国立標準技術研究所（NIST）はKyberをFIPS 203（ML-KEM）として正式に標準化しました。
【図解】CRYSTALS-Kyberの鍵交換プロセス
① 多項式環上で公開鍵・秘密鍵ペアを生成
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② 公開鍵に意図的な「ノイズ」を追加
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③ 受信者のみが秘密鍵でノイズを除去し共有鍵を導出
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④ 量子コンピュータでもノイズ除去は計算不可能
格子暗号とLWE問題
Kyberの安全性は、格子暗号の「Learning With Errors（LWE：誤り付き学習）」問題に基づいています。この問題は、格子上の特定のベクトルを見つけることに相当し、古典コンピュータでも量子コンピュータでも効率的に解くことができないと考えられています。
簡単に言えば、多数の「ノイズの入った」方程式から元の秘密を復元する問題であり、ノイズが十分に大きい場合、どんなコンピュータでも解読は不可能です。
Kyberの技術仕様
- Kyber-512：NIST Security Level 1（AES-128相当）
- Kyber-768：NIST Security Level 3（AES-192相当）
- Kyber-1024：NIST Security Level 5（AES-256相当）— BMICが使用
Kyber-1024の公開鍵サイズは1,568バイトで、RSAの鍵サイズと比較しても非常にコンパクトです。暗号化・復号化の速度も高速で、ブロックチェーンアプリケーションに適しています。
世界的な採用状況
Kyberは既に多くの主要組織で採用されています：
- 米国政府（機密通信用）
- NATO（北大西洋条約機構）
- Google Chrome（ハイブリッドTLS）
- Signal メッセンジャー
- BMIC（仮想通貨として初のプロトコルレベル実装）
日本でも、NTTやNICTがKyberベースのセキュリティソリューションの研究を進めています。
BMICにおけるKyberの実装
BMICでは、すべての鍵交換プロセスにCRYSTALS-Kyber-1024を使用しています。ウォレットの鍵生成、トランザクション署名、ステーキングコントラクトの保護まで、すべてがNIST標準の量子耐性暗号で守られています。