動画の解説を参照
シーザー暗号では、平文の文字を決められた数だけずらして暗号文を作ります。
暗号化・復号の鍵はずらし幅の数です。
例えば鍵が 1 の場合は、a→b, b→c,..., y→z, z→a のように後ろに文字をずらして置き換えます。
受信側でこれを復号するときはこれと逆の置き換えを行います。
使われる文字が英語のアルファベット (26文字) なら、鍵は0～25の 26 パターンしかなく、そのうち 0 では平文と暗号文が全く同じになってしまうので、実質的に鍵は25パターンだけです。
第三者はたとえ鍵を知らなくても総当たりで試せば簡単に暗号文を解読できてしまいます。
そのため、現代ではゲーム的な用途を除けばこの方法が使われることはほとんどありません。
シーザー暗号による暗号化
鍵
下の表の平文の文字がそれぞれ暗号文のものに置き換えられます。
「平文」の下のテキストエリアに英文を入れるとそれを「鍵」の数値のシーザー暗号で暗号化した文が「暗号文」の下のテキストエリアに表示されます。
なお、このフォームでは大文字は大文字に、小文字は小文字に変換し、それ以外のものは変えないようになっています。
平文
暗号文
※ 準備 : 学籍番号を入れて「入力」をクリック (タップ) してください。
シーザー暗号で暗号化された以下の暗号文を解読し、鍵 (数字) を書いてください。
暗号文
鍵
この鍵で解読してみた平文候補
課題1解説
この暗号文の元になったのは、著作権が期限切れとなった小説などを無料で公開している
Project
Gutenberg にある「The Hound of the Baskervilles, by Arthur Conan Doyle」の第1章です。
動画の解説を参照
単一換字暗号では、文字を対応表に応じて置き換えます。
暗号化・復号の鍵はこの対応表です。
使われるのが英語のアルファベット (26文字) なら、鍵のパターン数はそれらの並べ替えの数、つまり
\(26!=26\times25\times\cdots\times2\times1\fallingdotseq4\times10^{26}\)
になります。
そのため、シーザー暗号のように総当たりで鍵を知ることは困難です。
ただし、これにも第三者にとっては有力な手掛かりがあります。
英文のアルファベットは文字によって出現頻度が異なるので、暗号文が十分に長ければ文字の出現頻度を調べることで置き換え元の文字を推測できてしまいます。
それ以外にも、一般的な英文なら1文字だけの単語は「a」か「I」しかないことや、「th」「he」「in」「er」などの連続する並びを手がかりにして推測することもできます。
鍵 (「暗号文」の行の2つのマスを順にクリックすると交換されます)
平文
暗号文
単一換字暗号で暗号化された以下の暗号文を解読し、鍵 (平文と暗号文のアルファベットの対応表) を書いてください。
暗号文
鍵 (「暗号文」の行の2つのマスを順にクリックすると交換されます)
(暗号文の文字の出現頻度に応じて、降順に平文の「etaoinshrdlcumwfgypbvkjxqz」(一般的な英文で使用頻度が高い順に並べたもの) に割り当たるように鍵の表の文字を並べ替えます)
この鍵で解読してみた平文候補
課題2解説
この暗号文の元の文章も Project Gutenberg にあります。こちらは「The Adventures of Sherlock Holmes by Arthur Conan Doyle」の全文です。
動画の解説を参照
文学作品での事例 (1)
コナン・ドイルの
踊る人形で使われている暗号は単一換字暗号の変種です。
この暗号ではアルファベットのかわりに絵を対応させています。
文学作品での事例 (2)
江戸川乱歩の
二銭銅貨では6bitの符号をカタカナに割り当てています。
これは、情報理論的にいえば暗号というより
第5回の情報源符号化にあたるものです。
符号化の表が秘密になっているので、作中では口語的に「暗号」と呼ばれています。