いろいろな暗号 (ChatGPTに訊いてみた)

カエサル箱暗号

カエサル箱暗号は、古代ローマの軍人・政治家であるユリウス・カエサルが用いたとされる暗号方式です。この暗号では、平文のアルファベットを一定の数だけシフトさせて暗号文を生成します。

具体的には、アルファベットを右に指定された数だけシフトさせて暗号化します。例えば、アルファベットを3文字右にシフトさせる場合、A は D に、B は E になります。Z に達した場合は、アルファベットの先頭に戻って A に戻ります。

元のメッセージ "HELLO" を3文字右にシフトして暗号化すると、"HELLO" は "KHOOR" になります。

この暗号化方式は単純であり、復号化も同様にシフトを逆にして行えます。しかし、シフト数が分からない場合は全ての可能なシフト数を試す必要があります。

置換暗号

この暗号では、アルファベットの各文字を別の文字や記号に置き換えます。置換表を使用してメッセージを暗号化し、復号化する際には同じ置換表を使います。以下は簡単な例です：

元の文: "The quick brown fox jumps over the lazy dog."

置換表: A → X, B → M, C → P, ..., Z → Q スペース、句読点、その他の特殊文字はそのまま残します。

暗号文: "Qrg kxaph vplmv xli jktro izxe qjqi xli pqdw vki."

この暗号では、各文字が置換されるので、復号化するためには置換表が必要です。

転置暗号

この暗号では、元のメッセージの文字列を一定の方法で並び替えます。具体的には、元の文字列を特定のパターンや規則に従って行、列、またはグリッドに配置し、読み取り方を変えることで暗号文を生成します。転置暗号は、元の文の文字の順序が保存されるため、暗号文の文字数が元の文と同じである場合が多いですが、文字の並び方が異なるため、復号化が必要です。

例えば、元の文 "HELLO WORLD" を次のような方法で転置すると、

3行に分けると

H E L
L O
W O R
L D

行を下から上に読むと: "LHLWELORODOD"

このように、元の文が "HELLO WORLD" である場合、転置暗号化された暗号文は "LHLWELORODOD" になります。

転置暗号はさまざまな方法で実装でき、復号化には元のメッセージのパターンを知っている必要があります。

Vigenère 暗号

Vigenère 暗号はポリアルファベット暗号の一種であり、複数のシーザー暗号を組み合わせて使います。キーワードを使用して元のメッセージを暗号化します。キーワードの各文字に対応するシーザー暗号のシフト数を使って、元のメッセージを暗号化します。

例えば、元の文 "HELLO" をキーワード "KEY" を使用して暗号化するとします。キーワード "KEY" は "HELLO" と同じ長さになるように繰り返されます。

元の文: H E L L O
キーワード: K E Y K E
シフト数: 10 4 24 10 4
暗号文: R I V V S

Vigenère 暗号は復号化も可能ですが、正しいキーワードが必要です。キーワードを知っていれば、暗号文から元のメッセージを取り出すことができます。

ポリビウス暗号

ポリビウス暗号は、平文の文字を格子状の表に置き換え、それによって暗号化します。通常、表は5×5の格子状になり、アルファベットの文字を表すために使用されます。ただし、JがIと同じスロットに入る場合があります。

例えば、以下のようなポリビウス暗号表を使用するとします

   1 2 3 4 5
1 a b c d e
2 f g h i/j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z

元の文 "HELLO" をポリビウス暗号で暗号化すると

H → 2,2
E → 1,4
L → 3,3
L → 3,3
O → 4,1

したがって、"HELLO" の暗号文は "22333131" になります。

ポリビウス暗号は簡単に暗号化および復号化できますが、特に短いメッセージの場合には強力なセキュリティを提供しないことに注意してください。

トランスポジション暗号

トランスポジション暗号は、元の文の文字を順序を変えずに再配置することによって暗号化されます。この暗号では、置換暗号とは異なり、文字そのものは変更されません。代わりに、文字が新しい順序で配置されます。

例えば、元の文 "HELLO" をトランスポジション暗号で暗号化する場合、文字を反転させることができます。したがって、"HELLO" の暗号文は "OLLEH" になります。

トランスポジション暗号は、置換暗号とは異なる暗号化手法を提供し、簡単に復号化できる特徴があります。

フェルマー暗号

フェルマー暗号は、フェルマーの小定理を応用して作られた暗号方式です。この暗号では、元のメッセージを数字に変換し、その数字をある特定の方法で変形します。暗号化と復号化の手順は、一連の数学的な操作を含みます。

例えば、元のメッセージ "HELLO" をフェルマー暗号で暗号化する場合、まず各文字を数字に変換します（例えば、A=01、B=02、C=03...Z=26）。そして、これらの数字を特定の数で乗算し、ある数で除算して余りを求めます。この余りが暗号文となります。暗号化のために使用される乗数や除数は、暗号化キーとして知られます。

暗号化の手順を簡単に示します：

1. 各文字を数字に変換する。

2. それぞれの数字に暗号化キーを乗算する。

3. 暗号化キーで除算し、余りを求める。

この手順を使用して、元のメッセージ "HELLO" を暗号化すると、特定の暗号化キーによって得られる暗号文が生成されます。

フェルマー暗号は、素数の性質に依存しているため、暗号化キーの選択が重要です。また、暗号文から元のメッセージを復号化するには、暗号化キーを知っている必要があります。