情報セキュリティ第03回

(1)

1

情報セキュリティ第03回

大久保誠也静岡県立大学経営情報学部

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はじめに



情報セキュリティの技術



暗号



古典的な暗号



演習：シーザー暗号



演習の解説

3/36

情報セキュリティの技術

4/36

情報理論と暗号



情報理論の応用



情報圧縮

画像や音楽のデジタルデータを圧縮

00000...000000000011111111111111….11111 0が１個,1が200個

誤り訂正

通信路上で誤りが起きたとき、検出・訂正

Alice －－－－→Bob

000 通信 010

↑間違いを検出・訂正

暗号

今回の話

5/36

この授業で出てくる内容



基礎的な部分

2進数と計算（他の科目でやっているはず）

16進数



一方向関数とハッシュ値

疑似乱数



応用的な部分



暗号技術

認証技術

実際の通信で何が行われているか _6/36

10 進数とは

 "ブロック"10個で、（違う大きさの）"ブロック"となる。

 145₁₀

の意味することは、

1 4 5

₁₀

「10個のブロックが

10

個集まったもの」が

1

つ

「

10

個のブロックが集まったもの」が4つ

「1個のブロック」

が

5

つ

1 × 10

²₁₀

4 × 10

¹₁₀

5 × 10

⁰₁₀

(2)

7/36

2 進数とは

 "

ブロック

"2

個で、（違う大きさの）

"

ブロック

"

となる。

 1111₂

の意味することは、

1 1 1 1

₂

「1個のブロック」

が

1

つ

1 × 2

⁰₁₀

「1個のブロックが

2

個集まったブロック」

が1つ

1 × 2

¹₁₀

「

2

個のブロックが2個集まったブロック」が1つ

1 × 2

²₁₀

「2個のブロックが

2個集まった

ブロックが

2個集まった

ブロック」が

1

つ

1 × 2

³₁₀

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16 進数とは

 "

ブロック

"16

個で、（違う大きさの）

"

ブロック

"

となる。

 0

～

9

と

A

～

F

までの

16

個の記号で表現する。

3 3

4 4

1 1

0 0

2 2

10進数 16進数

8 8

9 9

7 7

5 5

6 6

10

進数

16

進数

D 13

E 14

F 15

B 11

A 10

C 12

10進数 16進数

9/36

16 進数への変換

 16進数から10進数：

2進数から10進数と同様



右の表のようになる

4桁毎に区切って、

右の表。

1010 A

1011 B

0101 5

0110 6

0111 7

1000 8

1001 9

0000 0

0001 1

0010 2

0011 3

0100 4

1100 C

2進数 16進数

2

進数

16

進数

1111 F

1110 E

1101 D

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排他的論理和

2つの値のうち、



片方のみが1のときに1、

両方が0もしくは1のときには0

となる計算。

XOR、EORともいう。



記号は  。

1 1

0

0 0

0

0 1

1

1 0

1

y x  x y

11/36 Hello

World

Hello World

盗聴

Hello World

Bob 送信

Alice

Hello World

Eve 盗聴

A:>

Hello World 覗き見して

やろう

Aliceからメールが来た。

送信

外部に漏れてないかなぁ？

12/36

改ざん

9時集合

12時

送信

集合

12時 集合

このメールは正しいのかな？

Mallory

通信内容を書き換えてやれ

Alice

Bob

(3)

13/36 hogehoge

Mallory

Bob

送信

hogehoge

なりすまし

Alice

からメールが来たけど、

本当にAliceなのかな？

Alice

を語って

送信だ！

14/36

暗号技術

15/36

Bobに

メールを……

^Hello

World

Hello World

電子メールは非常に便利

Hello

World Bob

送信

Alice

Hello World



早い。



安い。



簡単。

情報化社会に欠かせないツールに

Aliceから

メールが来た。

16/36 Hello

World

Hello World

電子メールは

危険な場合も ……(1)

Hello

World Bob

送信

Alice

Hello World

盗聴

Hello World

Eve

盗聴

A:>

Hello World

覗き見してやろう

文章がそのまま流れるので、

悪い人に情報が漏れる！

Alice

からメールが来た。

送信

17/36

電子メールは

危険な場合も ……(2)

Bob

なりすまし

Hello World

Eve

A:>

Alice

Hello World

Alice

の名を語ってメールを送信だ！

他人を語ってメールを投げられる！。

本当に本人から来たのか？。

Hello World

送信

Hello World

Aliceから

メールが来た。

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電子メールの

危険な部分 - まとめ



盗聴の危険性



文章内容がそのままネット上を流れる！。



間に悪意のある人がいると、情報が覗かれる！。



なりすましの危険性



他人になりすますことが容易！。



本当に、その人からメールが来たのか、確認できない！。

暗号の技術で、すべて解決！

(4)

19/36

暗号の目的



平文（送りたい文）を暗号化し、暗号文にする。



この際、鍵を使用する。

This is a pen.

（

16

進数表記）

5468697320697320612070656E2E0A

平文

test

鍵

（16進数表記）

883BC0A17AA746D3DCADCE425C6A10AC

;zB¥j

暗号文

暗号化されていると、

元の文章がわからない。

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暗号の歴史 (1)



シーザー暗号

文字ずらすことで暗号化・復号

ex 暗号化：DOG →GRJ

（各文字を、3文字分後にずらす）

復号：GRJ →

DOG

（各文字を、3文字分前にずらす）



単純換字暗号

文字を置き換える表に従って暗号化・復号

ex 表：a→v, b→d, c→a

暗号化：abc →

vda

（テーブルの対応に従って各文字を置き換え）

復号：vda →

abc

（テーブルの対応に従って各文字を置き換え）

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暗号の歴史 (2)



多表式換字暗号

文字を置き換える表を複数使用する



転置式暗号

文字の並ぶ順番を入れ替える

ex：1文字目を3文字目に、2文字目を1文字目に、

3文字目を4文字目に、4文字目を2文字目に置く。

暗号化：cats →

asct

復号：asct →

cats



スーパー暗号

これらの方式を組み合わせた物。

現代暗号へ

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演習：シーザー暗号

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演習：シーザー暗号 (1)

文字を入力

3

を入力

a

を入力

=CODE(B3) を入力

=MOD(B4-97+$B$2,26)+97

を入力

=CHAR(B5)を入力 _24/36

演習：シーザー暗号 (2)

セルの内容を右のセルにもコピー

(5)

25/36

演習：シーザー暗号 (3)

文字を1文字ずつ入力してみよう

3文字ずれた暗号文が生成されたか確認しよう

26/36

演習：シーザー暗号 (4)

値を変えてみましょう

さっきとは異なった暗号文が生成されたか確認しよう

27/36

演習の解説

28/36



シーザー暗号

文字ずらすことで暗号化・復号

ex

暗号化：

DOG

→

GRJ

（各文字を、3文字分後にずらす）

復号：

GRJ

→

DOG

（各文字を、

3

文字分前にずらす）

文字を

3

文字ずらす処理を，

MS-Excel

で行えれば良い

シーザー暗号で行いたいこと

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文字と文字コード



各文字は文字コードというコードにより、計算機内部では扱われている。



さまざまなコードの割り当て方が存在している

SHIFT_JIS

：94 4c

ISO-2022-JP（JIS）：47 2d

EUC-JP

：c7 ad

UTF-8

：e7 8c ab

”猫”という文字は、

このように表現。

30/36

出てきた Excel の関数

 CODE(x)



（文字列

x

の先頭文字の）文字コードを返す。

 CHAR(x)

コード番号x に対応した文字を返す。

 MOD(x, y)

x

を

y で除算した余りを返す。

(6)

31/36

文字を入力

3を入力

aを入力

=CODE(B3)

を入力

=MOD(B4-97+$B$2,26)+97

を入力

=CHAR(B5)を入力

何文字分ずらすか

平文

（暗号化したい文字）

演習：シーザー暗号 (1)

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文字を入力

3を入力

aを入力

=CODE(B3)

を入力

=MOD(B4-97+$B$2,26)+97

を入力

=CHAR(B5)を入力 B3

にある文字の文

字コードを求める

a

は

97

、

e

は

101

、

bは98、 …

cは99、

d

は

100

、

z

は

122

演習：シーザー暗号 (1)

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文字を入力

3を入力

aを入力

=CODE(B3) を入力

=MOD(B4-97+$B$2,26)+97

を入力

=CHAR(B5)

を入力

演習：シーザー暗号 (1)

B2

の文字数ずらした文字を求める。

B4-97 ：

B4の文字がaから何文字あと

かを計算

B4-97+3：

3文字ずらす MOD(

略

, 26)

：

zの次はaにする必要がある

ので、26のあまりを求める

MOD(略)+97：

“a”の文字コード(97)

を足す。

34/36

文字を入力

3を入力

aを入力

=CODE(B3) を入力

=MOD(B4-97+$B$2,26)+97

を入力

=CHAR(B5)

を入力文字コードを文字にする

演習：シーザー暗号 (1)

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課題の提出



今日のMS-Excelのファイルを経情グループウェアから提出する。



ファイル名は学籍番号c.xls とすること。

（学籍番号は自分の学籍番号を入力すること）



グループ名は『H25_情報セキュリティ』です。



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