暗号化の基礎

HMAC（ハッシュベースメッセージ認証コード）えいちまっく

メッセージ認証コードハッシュ関数改ざん検知共通鍵SHA-256デジタル署名

HMACについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

データに「封印シール」を貼るような仕組みだよ！送り主だけが知っている秘密の鍵を使ってシールを作るから、途中でデータが書き換えられたり、なりすましがあったりするとすぐバレるんだ。メッセージが本物かどうか確認するためのしくみってこと！

HMACとは

HMAC（Hash-based Message Authentication Code） とは、ハッシュ関数と共通鍵（秘密鍵）を組み合わせて生成するメッセージ認証コードのことです。「このデータは正しい送り主から来たものか」「途中で改ざんされていないか」の2点を同時に確認できる技術です。

HMACが保証するのは 完全性（データが改ざんされていないこと） と 認証（正当な送り主であること） の2つです。暗号化（データを読めなくすること）とは別の概念なので注意が必要です。ネット通販の決済APIや、Webアプリのログイン処理など、「データのやり取りを安全に行いたい」あらゆるシーンで使われています。

ビジネス的には、外部サービスとAPIで連携する際の「署名検証」 に頻出します。たとえばWebhook（外部サービスからの通知）を受け取るとき、「本当にそのサービスから来た通知か」をHMACで確認することが一般的です。

HMACの仕組みと構造

HMACの計算ステップ

ステップ	処理内容	たとえると…
① 鍵の準備	送受信者が共有する秘密鍵を用意	合鍵を2人だけで持つ
② 内側ハッシュ	鍵とメッセージをハッシュ関数に通す	材料を混ぜて一度焼く
③ 外側ハッシュ	①の結果に再度鍵を絡めてハッシュ化	もう一度別の材料で包んで焼く
④ 出力	固定長のHMAC値（タグ）が完成	封印シールの完成

内部の計算式はこのように表せます：

HMAC(K, m) = H( (K ⊕ opad) || H( (K ⊕ ipad) || m ) )

K    : 秘密鍵
m    : メッセージ
H    : ハッシュ関数（SHA-256など）
opad : 外側パディング（0x5c を繰り返したもの）
ipad : 内側パディング（0x36 を繰り返したもの）
||   : 連結
⊕   : XOR演算

2段階でハッシュをかけることで、ハッシュ関数の脆弱性を突いた「長さ拡張攻撃」を防ぐ設計になっています。

覚え方：「鍵でサンドイッチ」

HMACは 鍵でメッセージをサンドイッチする イメージで覚えましょう。
「内側（ipad）にも外側（opad）にも鍵を絡めて2回ハッシュ」→ 二重の封印シール！

よく使われるハッシュ関数の組み合わせ

名称	ハッシュ関数	出力長	用途・特徴
HMAC-SHA-256	SHA-256	256ビット	最もよく使われる。APIの署名検証など
HMAC-SHA-512	SHA-512	512ビット	より高い安全性が必要な場合
HMAC-SHA-1	SHA-1	160ビット	旧来のシステム。現在は非推奨
HMAC-MD5	MD5	128ビット	古いプロトコルとの互換性用。非推奨

歴史と背景

1996年 — Bellare・Canetti・Krawczykの3氏が論文でHMACを提唱。単純な「鍵＋ハッシュ」では攻撃に弱いことを証明し、2段階構造を考案
1997年 — IETF（インターネット技術標準化団体）がRFC 2104としてHMACを標準化
2000年代 — SSL/TLSやIPsecなど主要なセキュリティプロトコルに組み込まれ急速に普及
2008年 — NIST（米国標準技術研究所）がFIPS PUB 198-1としてHMACを連邦標準に認定
2010年代〜現在 — REST APIの認証（AWS Signature V4など）、JWT（JSON Web Token）、Webhookの署名検証など、Web開発の標準的な部品として定着

HMACと関連技術の比較

HMACと似た目的を持つ技術がいくつかあります。どれを使うかは用途と状況で選びます。

実務でHMACを目にする場面

【AWS署名バージョン4の例】
リクエストをHMAC-SHA256で署名し、
Authorizationヘッダーに含めてAPIを呼び出す

Authorization: AWS4-HMAC-SHA256
  Credential=AKIAIOSFODNN7EXAMPLE/20250409/ap-northeast-1/s3/aws4_request,
  SignedHeaders=host;x-amz-date,
  Signature=（HMAC-SHA256で計算した値）

【Webhookの検証例（GitHub等）】
受け取ったリクエストのX-Hub-Signature-256ヘッダーに
HMAC-SHA256の値が入っている。
同じ鍵でHMACを計算し、値が一致すれば本物と判断する。

規格・RFC番号	内容
RFC 2104	HMACの基本定義。Bellareらの提案を標準化した文書
RFC 4231	HMAC-SHA-224/256/384/512のテストベクター定義
RFC 7515	JSON Web Signature（JWS）。HMACをJWTに使う方法を定義
RFC 7519	JSON Web Token（JWT）の標準仕様
RFC 2617	HTTP認証（Digest認証）でHMACを活用する仕様