共通鍵暗号方式は、暗号化と復号の際に同じ鍵を使用する方法です。この方式では、送信者と受信者が同じ秘密の鍵を事前に共有し、その鍵を使ってデータを安全にやり取りします。本記事では、具体的な例を通して、共通鍵暗号方式による「りんご」の暗号化と復号の過程を解説します。
1. 共通鍵暗号方式の基本
共通鍵暗号方式では、暗号化と復号に同じ鍵を使用します。これに対して、公開鍵暗号方式では暗号化と復号に異なる鍵を使います。共通鍵暗号方式は、手順がシンプルで高速ですが、鍵の管理が重要です。
2. 暗号化の流れ
「りんご」を暗号化するために、まず共通鍵を設定します。この鍵を用いて、テキスト「りんご」を暗号化する過程を具体的に見ていきましょう。
2.1 鍵の選定
最初に、共通鍵を選びます。たとえば、「12345678」という鍵を使用することにしましょう。この鍵は、送信者と受信者の間で事前に安全に共有されているものとします。
2.2 文字列の変換
次に、テキスト「りんご」をコンピュータが扱える形式に変換します。例えば、文字コードに変換します。Unicode（UTF-8）で「りんご」を表すと、文字ごとに対応するコードポイントに変換されます。
2.3 XOR演算による暗号化
共通鍵暗号方式では、一般的にXOR演算（排他的論理和）などの方法を使ってデータを暗号化します。XOR演算とは、二つのビットが異なる場合に1を、同じ場合に0を返す演算です。ここでは、鍵とデータをXOR演算で組み合わせ、暗号化されたデータを得ます。
3. 復号の流れ
暗号化されたデータを復号する際も、暗号化と同じ共通鍵を使用します。復号の手順を見てみましょう。
3.1 暗号化データの取得
暗号化されたデータ（例えば、XOR演算によって得られた値）を受け取った受信者は、同じ共通鍵を使って復号を行います。ここでは「12345678」という鍵を用いて復号します。
3.2 XOR演算による復号
復号の際も、同じXOR演算を使用します。暗号化と復号で同じ鍵を使うことで、元のデータを取り戻すことができます。XOR演算の性質上、暗号化と復号は対称的であるため、暗号化時に使用した鍵でそのまま復号することが可能です。
4. XOR演算による暗号化と復号の例
実際に「りんご」というテキストをXOR演算で暗号化してみましょう。例えば、文字「り」のコードを0x3093、文字「ん」のコードを0x3099とし、鍵「12345678」を使ってXOR演算を行います。
これを繰り返すことで、暗号化された「りんご」が得られ、受信者が同じ鍵を使って復号することで元の「りんご」に戻すことができます。
5. まとめ
共通鍵暗号方式は、暗号化と復号に同じ鍵を使用するシンプルで高速な暗号方式です。「りんご」を例にとって、XOR演算を用いた暗号化と復号の手順を解説しました。この方式は、鍵管理が重要なため、鍵を安全に共有することが必須です。実際の暗号化アルゴリズムでは、より複雑な計算が行われますが、基本的な流れはこのようにシンプルです。
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