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暗号技術入門02 歴史上の暗号~他人が読めない文章を作る~

担当:安西

この章で学ぶこと

  • シザー暗号
  • 単一換字暗号
  • エニグマ

シザー暗号

シザー暗号とは?

「ずらす」:例 アルファベット3文字ずらす


※ 出典:シーザー暗号(検索日:2017/03/31)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Caesar_cipher_left_shift_of_3.svg?uselang=ja

S P I R I T E K
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V S L U L W H N
ずらす文字数が「鍵」に相当

シザー暗号の復号化

「鍵」を共有していれば逆にずらして解読できる。

ブールート・フォース・アタックによる解読


単一換字暗号

アルファベットを別のアルファベットへ変換する暗号

換字表

単一換字暗号の複合化

換字表が単一換字暗号の「鍵」

単一換字暗号の暗号化

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単一換字暗号の鍵空間

26×25×24×23・・・・・×1=
    403291461126605635584000000

403291461126605635584000000 通りの「鍵」がある

単一換字暗号はブルート・フォース・アタックで解読することは困難

しかし「頻度分析」と呼ばれる暗号解読法を使えば解読可能!

頻度分析」とは文字の出てくる頻度を分析して解読する方法

エニグマ

第二次世界大戦中にドイツで使われていた暗号化・複合化を
行う機械


※ 出典:エニグマ (暗号機)(検索日:2017/03/31)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%8B%E3%82%B0%E3%83%9E_(%E6%9A%97%E5%8F%B7%E6%A9%9F)

エニグマによる暗号通信

国防軍鍵表による「日替わり鍵」

エニグマを使った暗号通信の流れ

メッセージ例

エニグマを使った暗号通信の流れ(送信者1)


※ 出典:エニグマ (暗号機)(検索日:2017/03/31)

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Enigma_rotor_exploded_view.png

エニグマを使った暗号通信の流れ(送信者2)


※ 出典:エニグマ (暗号機)(検索日:2017/03/31)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enigma_rotor_set.png?uselang=ja

エニグマを使った暗号通信の流れ(送信者3)

エニグマを使った暗号通信の流れ(送信者4)

エニグマを使った暗号通信の流れ(送信者5)

エニグマの複合化(受信者1)

※ 出典:エニグマ (暗号機)(検索日:2017/03/31)

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Enigma_rotor_exploded_view.png

エニグマの複合化(受信者2)

エニグマの複合化(受信者3)


※ 出典:エニグマ (暗号機)(検索日:2017/03/31)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enigma_rotor_set.png?uselang=ja

エニグマの複合化(受信者4)

エニグマの弱点

通信鍵(3文字)を2回繰り返して暗号化するのは解読されやすい。

エニグマの弱点(詳しくは5回鍵配送問題へ)

国防軍鍵表を配送しなければならない。

エニグマの解読

1940年にはエニグマを解読する機械が登場

まとめ

暗号 アルゴリズム
シザー暗号 「指定した文字数」 「ずらす文字数」
単一換字暗号 「換字表」で文字を交換 「換字表」
エニグマ 「エニグマの機械」で文字を交換 「ローターの取り付け角度」

「暗号アルゴニズム」と「鍵」を分けて考える


現代との共通問題「繰り返し使いたいが、繰り返すと危険である」という困難な状況をクリアしようとしていること

参考書籍

結城浩(2015)『暗号技術入門 第3版 秘密の国のアリス』SB Creative 446pp.
ISBN978-4-7973-8222-8
第2章 歴史上の暗号(p22-p45)

画像出典のまとめ

出典:シーザー暗号(検索日:2017/03/31)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC%E6%9A%97%E5%8F%B7

画像の出典:エニグマ (暗号機)(検索日:2017/03/31)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%8B%E3%82%B0%E3%83%9E_(%E6%9A%97%E5%8F%B7%E6%A9%9F)

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