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概要

 共通鍵暗号(symmetric cipher) は、暗号鍵と復号鍵が共通の暗号です。(参照→暗号ブロック暗号、ストリーム暗号、公開鍵暗号)

 共通鍵暗号には、ブロック暗号(block cipher) ストリーム暗号(stream cipher) の種別があります。

名称 概要
ストリーム暗号 文字単位、ビット単位毎にストリーム的処理を行う
ブロック暗号 固定長のブロック単位で処理

 以下に、Alice が Bob に文書を送る方法を示します。

 ALICE(送信者)は鍵で文書を暗号化し、BOB(復号者) は、鍵で文書を復号します。 鍵が敵に知れた場合、第三者に文書が解読されます。 Bob (受信者)が鍵を漏洩させないように配慮するのは当然ですが、 暗号鍵と復号鍵が同一ですから Alice(送信者) も同様に慎重に鍵を管理しなければなりません。

 大は小を兼ねるの意味合いから言えば、公開鍵暗号(public-key cipher) の持つ機能は共通鍵暗号(symmetric cipher) が持つ機能をすべて含んでいるといえますから、 将来、計算速度が無視できる程小さくなれば 共通鍵暗号を利用する意味はなくなります。 しかし、現在の常識では(未来もしばらくはこの状態が続くと思われますが) 高速小型共通鍵暗号鈍重公開鍵暗号の速度比はまだまだ埋めがたいと信じられています。

 最近の大きな動きとしては、米国の次世代暗号化標準の制定などがあります。(参照→AES)

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大別

 ブロック暗号(block cipher) は、例えば16バイト程度の一塊の平文を暗号文に置き換えるという処理を平文全体に行う手法です。この手法では、ブロックに満たない半端分をうまく暗号化するために若干の工夫が必要になります。単純に各ブロックに同じ操作を繰り返した場合、平文中に同一の平文ブロックが長く続くと、暗号文の中にも同一の暗号文ブロックが長く続いてしまうので、様々なブロック暗号モード(block cipher mode) を利用して工夫をします。(参照→ブロック暗号モード)

 ストリーム暗号(stream cipher) は、1ビットずつあるいは1バイトずつ暗号化する手法です。この手法は平文中に同一の内容が続けて現れても、暗号文は次々変化していくので、ブロック暗号モードのような工夫は基本的には行わなくても安全です。また、バイトの半端分に気を使わなくても良いので、ほとんどの場合平文と暗号文は同一の長さと考えて差し支え在りません。

 文献を調べると、ブロック暗号の方が多くの場合利用され、かつ安全性の検討も進んでいるように思われる一方、ストリーム暗号は、まだ専門家の全面的な信頼を得るにはいたっていないように思われます。どちらかを利用することになり、悩む場合にはブロック暗号を利用するほうが安全性は高いように思われます。しかしながら、今後、ストリーム暗号の安全性に関して研究が進むことによって事情が変わってくることも十分考えられます。

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定義

 共通鍵暗号系は、以下のような (P,C,K,E,D) を言います。

定義1) (P,C,K,E,D) が共通鍵暗号系である
def
以下の (1) (2) (3) を満たす

(1) P:平文集合 , C:暗号文集合 , K:鍵集合 が有限集合

(2) E:P×K→C 関数 E は暗号化関数と呼ばれる

(3) D:C×K→P 関数 D は復号化関数と呼ばれる

 通常の暗号系は P=C とされます。|P|=|C|=|K| が成り立つ暗号が一番多いと思われます。

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共通鍵暗号(symmetric key cipher)

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