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換字式暗号と公開鍵暗号

暗号化は、指定された鍵を用いて平文を暗号文に変換します。公開鍵システムでは、暗号化と復号化に異なる鍵を割り当てることができます。

関連する実験:暗号と公開鍵 →
暗号と公開鍵
暗号と公開鍵の実験画面 →

概念と仕組み

カエサルの暗号は、各文字を一定の数だけずらすという単純な置換方法です。これは、現代の暗号化手法とは異なり、文字の頻度のような構造に依存し、鍵の空間が限定的です。

RSAの暗号化の教育モデルは、公開指数とモジュラー演算を用いて数字を暗号化し、その後、秘密の指数に戻します。公開鍵を知っていれば、直接的に秘密鍵を明らかにするわけではありません。

関係式と成立条件

c = mᵉ mod n および m = cᵈ mod n を利用するには、適切な鍵の関係性とメッセージの範囲が必要です。平文と暗文を、通常の指数法則のみを使用せず、モジュラー演算を用いて解釈する必要があります。

小さな RSA での鍵交換 (パディングなし) は、その数学的な原理を示します。実際の暗号化システムでは、安全な鍵の生成、標準的なパディング、認証、および実装の検証が必要です。

仮想実験で読み取る変化

公開鍵で暗号化した値を秘密鍵で復元します。

小さなRSAとシーザーは教育用で実際の安全性はありません。パディングと安全な鍵生成を省略します。

重要な関係式と記号

c = mᵉ mod n · m = cᵈ mod n

式で使う記号と単位
記号意味単位
m, c整数で表したメッセージ・暗号文0以上n未満
e, d公開指数・秘密指数整数
nRSA演算の法整数

例で確かめる

RSAの秘密指数dの条件は?

e·d ≡ 1 mod φ(n) · 公開鍵で暗号化した値を秘密鍵で復元します。

よくある誤解

  • 暗号化の手続きを隠蔽し、鍵を秘密として管理することは、異なるセキュリティの原則です。

この概念を実験で確かめる

参考資料

OpenStax · Introduction to Computer Science(英語)