15.7.2. 共通鍵暗号

共通鍵暗号による暗号化と復号について，確認しましょう。

平文 (ひらぶん) を暗号化して， 暗号文 を作ります． また，暗号文を復号して平文を得ます．

このとき，同じ鍵で暗号化と復号ができる対称性から，対称鍵暗号とも言います．

普通の人が思いつく暗号は、共通鍵暗号と思われます。 簡単な例として、 1文字ずつおきかえる換字暗号を考えましょう．

表を利用して置き換えるという部分がアルゴリズムで，具体的にどの文字をどの文字に置き換えるのかが _鍵_に相当します．

次のボタンから、文字をずらす変換を Colab で試すことができます。 HWB-Caesar.ipynb

分かりやすさのために換字暗号で例を紹介しましたが、換字暗号は安全ではありません。 鍵を知らなくても対応を全部試せば解ける (鍵空間が狭い) とか、文字毎の変換では統計情報がそのまま保存される (e.g., 英文ではeが多い) など、いろいろな弱点があります。

安全な共通鍵暗号には、たとえば AES256 があります。

どのアルゴリズムでも共通鍵暗号の場合は、 暗号化する側と復号する側で、あらかじめ鍵を共有する必要があります。 人同士の場合は、この点が、困る点になります (鍵配送問題と言います)。 コンピュータ同士なら、その場で安全に使い捨ての鍵を決める、鍵交換アルゴリズムも利用可能です。