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![主な参考文献
《IT初心者脱却講座 上級3-3》量子暗号化通信 量子鍵配送の仕組みをわかりやすく解説！
https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs https://www.youtube.com/watch?v=Bt6wcDtANgw
【2000年以上続く戦争】暗号解読の歴史【ゆっくり解説】
https://www.youtube.com/watch?v=ybkkiGtJmkM
エニグマ暗号機の仕組みとは？
https://www.youtube.com/watch?v=ZgPi2VGlFtk
[数学] エニグマの説明書 ~ドイツ軍最強の暗号機の運用方法と解読方法 (前編)[雑学]](https://image.slidesharecdn.com/random-240330094954-a717390b/85/slide-70-320.jpg)
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暗号化の歴史と技術 〜古代の暗号から次世代の暗号技術について〜
最近、エニグマについて理解を深める機会がありました。その時から、エニグマについて語りたいと思い、サイバーセキュリティの場でどうにか語れないかと思い、作成しました。 シーザー暗号やヴィジュネル暗号、RSA暗号と量子暗号と時代が急に飛んだりすることはありますが、温かい目で見ていただけると嬉しいです！
![[Basic 14] 暗号について / RSA 暗号 / 楕円曲線暗号](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/basic-14-180314083652-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
暗号化の歴史と技術 〜古代の暗号から次世代の暗号技術について〜
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- 2. 自己紹介 ・松山 晃大 (@akidon0000) ・徳島大学院物質化学講座 修士2年 ・趣味で徳島大学生を支援する アプリ(トクメモ＋)の開発・運用
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- 6. 初めての暗号(紀元前 50 -60年 ローマ) ユリウス・カエサル シーザー暗号 akidon xhfalk 暗号化したい文章(平文) 暗号文
- 7. 初めての暗号(紀元前 50 -60年 ローマ) シーザー暗号 アルファベット順にずらす 3文字後ろ akidon xhfalk 暗号化したい文章(平文) 暗号文 課題 26種類しか鍵がない 総当たりで解読可能
- 8. ランダム換字式暗号 (紀元前 -9世紀) 対応する文字をランダムに割り当て表にする a → i b → x c → a d → b ...
- 9. ランダム換字式暗号 (紀元前 -9世紀) 900年間解読がされなかった 対応表 a → i b → x c → a d → b ... 対応表を元に文字を変換 対応表 akidon ioyur 暗号化したい文章(平文) 暗号文
- 10. ランダム換字式暗号を解読した頻度分析(9世紀 アラブ) 文字の使用頻度に着目 Harry Potter,a series of seven fantasy novels written by British author J.K. Rowling, has become a signi fi cant cultural phenomenon since the fi rst book, "Harry Potter and the Philosopher's Stone" (released as "Harry Potter and the Sorcerer's Stone" in the United States), was published in 1997. The series chronicles the life and adventures of a young wizard, Harry Potter, and his friends Hermione Granger and Ron Weasley, all of whom are students at the Hogwarts School of Witchcraft and Wizardry. The main story arc concerns Harry's struggle against the dark wizard Lord Voldemort, who aims to become immortal and conquer the wizarding world.The narrative explores themes of friendship, courage, and the struggle between good and evil. Rowling incorporates various mythological and historical elements, alongside original magical concepts and creatures. 文字 出現割合(%) e 9.10 r 7.35 a 7.00 o 6.42 ... ... Epvvu Yqiikv, p okvjko qn okzkx npxipou xqzkwo mvjiikx du Dvjijoe pbieqv A.R. Vqmwjxs, epo dkgqck p ojsxjnjgpxi gbwibvpw yekxqckxqx ojxgk iek njvoi dqqr, "Epvvu Yqiikv pxf iek Yejwqoqyekv'o Oiqxk" (vkwkpokf po "Epvvu Yqiikv pxf iek Oqvgkvkv'o Oiqxk" jx iek Bxjikf Oipiko), mpo ybdwjoekf jx 1997. Iek okvjko gevqxjgwko iek wjnk pxf pfzkxibvko qn p uqbxs mjhpvf, Epvvu Yqiikv, pxf ejo nvjkxfo Ekvcjqxk Svpxskv pxf Vqx Mkpowku, pww qn meqc pvk oibfkxio pi iek Eqsmpvio Ogeqqw qn Mjigegvpni pxf Mjhpvfvu. Iek cpjx oiqvu pvg gqxgkvxo Epvvu'o oivbsswk pspjxoi iek fpvr mjhpvf Wqvf Zqwfkcqvi, meq pjco iq dkgqck jccqvipw pxf gqxtbkv iek mjhpvfjxs mqvwf.Iek xpvvpijzk klywqvko iekcko qn nvjkxfoejy, gqbvpsk, pxf iek oivbsswk dkimkkx sqqf pxf kzjw. Vqmwjxs jxgqvyqvpiko zpvjqbo cuieqwqsjgpw pxf ejoiqvjgpw kwkckxio, pwqxsojfk qvjsjxpw cpsjgpw gqxgkyio pxf gvkpibvko. 文字 出現割合(%) k 9.10 v 7.35 p 7.00 i 6.42 ... ... 暗号化したい文章(平文) 暗号文 解読！
- 11. ヴィジュネル暗号(16世紀 フランス) a bc d e ... A b c d e f ... B c d e f g ... C d e f g h ... D e f g h i ... E f g h i j ... ... ... ... ... ... ... ... ヴィジュネル方陣 ヴィジュネル方陣 短い英単語 例: BAD
- 12. ヴィジュネル暗号(16世紀 フランス) daedca 暗号化したい文章(平文) 鍵 BADBAD ab c d e ... A b c d e f ... B c d e f g ... C d e f g h ... D e f g h i ... E f g h i j ... ... ... ... ... ... ... ... ヴィジュネル方陣
- 13. daedca 暗号化したい文章(平文) 鍵 BADBAD 暗号文 f ab c d e ... A b c d e f ... B c d e f g ... C d e f g h ... D e f g h i ... E f g h i j ... ... ... ... ... ... ... ... ヴィジュネル方陣 ヴィジュネル暗号(16世紀 フランス)
- 14. daedca 暗号化したい文章(平文) 鍵 BADBAD 暗号文 fb ab c d e ... A b c d e f ... B c d e f g ... C d e f g h ... D e f g h i ... E f g h i j ... ... ... ... ... ... ... ... ヴィジュネル方陣 ヴィジュネル暗号(16世紀 フランス)
- 15. daedca 暗号化したい文章(平文) 鍵 BADBAD 暗号文 fbi ab c d e ... A b c d e f ... B c d e f g ... C d e f g h ... D e f g h i ... E f g h i j ... ... ... ... ... ... ... ... ヴィジュネル方陣 ヴィジュネル暗号(16世紀 フランス)
- 16. daedca 暗号化したい文章(平文) 鍵 BADBAD 暗号文 fbifde ab c d e ... A b c d e f ... B c d e f g ... C d e f g h ... D e f g h i ... E f g h i j ... ... ... ... ... ... ... ... ヴィジュネル方陣 この暗号は解読不可能と考える人が多かった ヴィジュネル暗号(16世紀 フランス)
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- 18. 振り返り 暗号の名前 アルゴリズム 鍵 シーザー暗号文字をずらす ずらす文字数 ランダム換字式 対応表に合わせて文字を変換 1文字ごとに変換 ヴィジュネル暗号 ヴィジュネル方陣 短い英単語ごとに対応表
- 19. 振り返り 暗号の名前 アルゴリズム 鍵 シーザー暗号文字をずらす ずらす文字数 ランダム換字式 対応表に合わせて文字を変換 1文字ごとに変換 ヴィジュネル暗号 ヴィジュネル方陣 短い英単語ごとに対応表 鍵の重要性が理解されていなかった
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- 23. エニグマ ... キーボード SD ...ランプボード https://www.gizmodo.jp/2015/10/enigmaauction.html A B C D E A B C D E エニグマ
- 24. エニグマ A B CD E ... SD A B C D E ... エニグマによって導線を入れ替えられ 暗号化後の文字がランプで点灯する もう少し詳細に見ていこう
- 25. エニグマ A B CD E ... SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ①
- 26. エニグマ A B CD E ... SD A B C D E ... 26 ※アルファベットは26文字 スクランブラー① ... 5 4 3 2 6 スクランブラー② ... 11 8 7 ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リフレクター 10文字ずらす->6文字ずらす 10 9 1 26 ... 5 4 3 2 1 6 ... 10 8 7 9 11
- 27. エニグマ A B CD E ... SD A B C D E ... 26 ※アルファベットは26文字 スクランブラー① ... 5 4 3 2 6 スクランブラー② ... 11 10 8 ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リフレクター 7 リ フ レ ク タ 結果は4文字ずらす つまり「A」->「E」 E 1 9 26 ... 5 4 3 2 1 6 ... 10 8 7 9 11
- 28. エニグマ A B CD E ... SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リ フ レ ク タ E プラグボード プラグボード A ↔︎ J S ↔︎ O
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- 30. エニグマ A B CD E ... 26 ※アルファベットは26文字 スクランブラー① ... 5 4 3 2 1 6 スクランブラー② ... 11 10 8 リフレクター 7 9 SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リ フ レ ク タ ※ややこしいのでプラグボードは割愛 26 ... 5 4 3 2 1 6 ... 10 8 7 9 11
- 31. エニグマ A B CD E ... ※アルファベットは26文字 SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リ フ レ ク タ ※ややこしいのでプラグボードは割愛 26 スクランブラー① ... 5 4 3 2 1 6 スクランブラー② ... 11 10 8 リフレクター 7 9 26 ... 5 4 3 2 1 6 ... 10 8 7 9 11
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- 33. エニグマ A B CD E ... ※アルファベットは26文字 SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リ フ レ ク タ ※ややこしいのでプラグボードは割愛 1回目 26 スクランブラー① ... 5 4 3 2 1 6 スクランブラー② ... 11 10 8 リフレクター 7 9 26 ... 5 4 3 2 1 6 ... 10 8 7 9 11
- 34. エニグマ A B CD E ... 1 ※アルファベットは26文字 スクランブラー① ... 5 4 3 2 6 10 ... 23 9 11 19 6 スクランブラー② ... 11 10 8 リフレクター 7 9 SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リ フ レ ク タ ※ややこしいのでプラグボードは割愛 21 1 ... 6 5 4 3 2 6 ... 10 8 7 9 11
- 35. エニグマ A B CD E ... ※アルファベットは26文字 スクランブラー① 6 スクランブラー② ... 10 8 リフレクター 7 9 SD A B C D E ... ス ク ラ ン ブ ラ ② ス ク ラ ン ブ ラ ① リ フ レ ク タ ※ややこしいのでプラグボードは割愛 1 ... 5 4 3 2 6 11 2回目 1 ... 6 5 4 3 2 6 ... 10 8 7 9 11
- 36. エニグマ エニグマの革新的だった所 ・電動で動く点 ・スクランブラーが1文字打つたびに回転する ・復号が非常に簡単 26 26 26の17576文字の鍵長のヴィジュネル暗号と同じ 人間がエニグマを総当たりで特には2000年ほどかかる ・ドイツ軍は毎日 鍵を変更していた
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- 40. 最強の暗号方法 バーナム暗号 完全ランダムな数字だけ文字をずらす 理論上は鍵がなければ解読不可能 a →6文字ずらす k → 22文字ずらす i → 24文字ずらす d → 3文字ずらす o → 18文字ずらす n → 19文字ずらす akidon 暗号化したい文章(平文) gggggg 暗号文 ※分かりやすいように"g"まで値をずらしてます
- 41. 最強の暗号方法 バーナム暗号 6文字もどす ←g 22文字もどす ← g 24文字もどす ← g 3文字もどす ← g 18文字もどす ← g 19文字もどす ← g akidon 暗号化したい文章(平文) gggggg 暗号文 ※分かりやすいように"g"まで値をずらしてます 完全ランダムな数字だけ文字をずらす 理論上は鍵がなければ解読不可能
- 42. 最強の暗号方法 バーナム暗号 6文字もどす ←g 22文字もどす ← g 24文字もどす ← g 3文字もどす ← g 18文字もどす ← g 19文字もどす ← g akidon 暗号化したい文章(平文) gggggg 暗号文 ※分かりやすいように"g"まで値をずらしてます 完全ランダムな数字だけ文字をずらす 理論上は鍵がなければ解読不可能 これが鍵
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- 44. RSA暗号(現代) 特殊な計算式 鍵A: 秘密鍵 鍵B: 公開鍵 例：478を暗号化する 素数①：23 素数②：31 鍵Aの元 鍵B：713 (= 23 31)
- 45. RSA暗号(現代) 例：1371 を暗号化する 素数①：23 素数②：31 鍵Aの元 鍵B：713 (=23 31) 手順① (素数① - 1)(素数② - 1) と 違いに素な整数を1つ作成 (K①) (23 - 1)(31 - 1) = 660 K① = 7 (7 K②) mod 660 1 手順② K② = 283 参考: https://manabitimes.jp/math/1146
- 46. RSA暗号(現代) 鍵B：713 (= 2331) 手順① (素数① - 1)(素数② - 1) と 違いに素な整数を1つ作成 (K①) (23 - 1)(31 - 1) = 660 K① = 7 (7 K②) mod 660 1 手順② K② = 283 秘密鍵 K① = 7 K② = 283 参考: https://manabitimes.jp/math/1146 公開鍵
- 47. RSA暗号(現代) 鍵B：713 (= 2331) 秘密鍵 K① = 7 K② = 283 参考: https://manabitimes.jp/math/1146 公開鍵 例： 478 を暗号化させる 478 mod 713 = 673 7 673が暗号化した内容
- 48. RSA暗号(現代) 鍵B：713 (= 2331) 秘密鍵 K① = 7 K② = 283 参考: https://manabitimes.jp/math/1146 公開鍵 例： 478 を暗号化させる 478 mod 713 = 673 7 673が暗号化した内容 673 mod 713 = 478 283 478と復号化できた
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- 51. 量子コンピューター 普通のPC 量子コンピューター 参考 https://www.youtube.com/watch?v=Bt6wcDtANgw 00/01/10/11の4回計算00&01&10&11の1回の計算で網羅できる
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- 56. 次世代の暗号 量子暗号 電子などの素粒子は(運動量と位置)、(エネルギーと時間)、(角度と角運動量)など のペアにおいて、それぞれ同時に正確に測定できない。 量子力学の不確定性原理 例えば、光子 光は、粒子と波の性質を持つ (粒子と波動の二重性) 画像引用:https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs
- 57. 次世代の暗号 量子暗号 光は、粒子と波の性質を持つ (粒子と波動の二重性) 画像引用:https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 偏光板 回転波か直線波どちらかしか観測できない もし、右回り「1」の回転波を、直線波として観測すると 縦横の波どちらも観測できるので50%の確率で「1」になる
- 58. 次世代の暗号 量子暗号 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番2番 3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦
- 59. 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番 2番3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 送 信 者 受 信 者 鍵共有専用のネットワーク
- 60. 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番 2番3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 送 信 者 受 信 者 インターネットを使って波の種類をお互い共有
- 61. 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番 2番3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 送 信 者 受 信 者 インターネットを使って波の種類をお互い共有 波の種類だけを共有してるので、盗聴されても心配ない
- 62. 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番 2番3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 送 信 者 受 信 者 チェックビットを送る
- 63. 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番 2番3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 送 信 者 受 信 者 使用する鍵は「101」
- 64. 参考: https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHs 1番 2番3番 4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 送 信 者 受 信 者 鍵共有専用のネットワーク
- 65. 1番 2番 3番4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 送 信 者 受 信 者 盗聴 盗聴された場合 盗聴者は正確に波の種類を再現できない
- 66. 1番 2番 3番4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 送 信 者 受 信 者 盗聴 盗聴された場合 盗聴者は正確に波の種類を再現できない
- 67. 1番 2番 3番4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 送 信 者 受 信 者 盗聴 チェックビットを送る
- 68. 1番 2番 3番4番 5番 6番 7番 8番 9番 10番 鍵 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 波の種類 回転 縦横 縦横 回転 縦横 回転 回転 縦横 縦横 縦横 波の方向 右回転 縦 横 右回転 横 左回転 左回転 縦 縦 縦 観測波種 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 縦横 回転 受け取った 値 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 送 信 者 受 信 者 盗聴 盗聴された可能性あり
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- 70. 主な参考文献 《IT初心者脱却講座 上級3-3》量子暗号化通信 量子鍵配送の仕組みをわかりやすく解説！ https://www.youtube.com/watch?v=cwJl8XPwMHshttps://www.youtube.com/watch?v=Bt6wcDtANgw 【2000年以上続く戦争】暗号解読の歴史【ゆっくり解説】 https://www.youtube.com/watch?v=ybkkiGtJmkM エニグマ暗号機の仕組みとは？ https://www.youtube.com/watch?v=ZgPi2VGlFtk [数学] エニグマの説明書 ~ドイツ軍最強の暗号機の運用方法と解読方法 (前編)[雑学]