暗号化のしくみを調べて実際に作る

暗号化と復号の意味を整理する

何をする：まず、暗号化(あんごうか: 情報をそのまま読めない形に変えること)と復号(ふくごう: 暗号を元の読める形に戻すこと)の意味をノートに書きます。例として、「HELLO」を別の文字列に変えると暗号文になり、決まったルールで元に戻すと読める文になります。最初に言葉の意味を整理する理由は、ただの文字遊びではなく、情報を守る技術として理解するためです。

どうやる：

なぜ：

シーザー暗号のルールを決める

何をする：次に、アルファベットを何文字ずらすかを決めます。たとえば「3文字ずらす」なら、AはD、BはE、CはFになります。ZをこえたらAに戻るようにします。ずらす数は鍵(かぎ: 暗号を作ったり解いたりするための秘密の情報)になります。ルールを決める理由は、同じ文章でも鍵が変わると別の暗号文になることを確かめるためです。

どうやる：

なぜ：

暗号表を作る

何をする：AからZまでの通常のアルファベットを1行目に書き、2行目に3文字ずらしたアルファベットを書きます。たとえば、1行目に「A B C D」、2行目に「D E F G」のように対応表を作ります。表を作る理由は、1文字ずつ対応を見ながら暗号化でき、間違いを減らせるからです。

どうやる：

なぜ：

短い英文を暗号化する

何をする：10〜20語程度の短い英文を1つ作り、暗号表を見ながら1文字ずつ暗号文に変えます。たとえば、単語の間のスペースはそのまま残し、記号は変えないルールにします。短い文から始める理由は、長い文では変換ミスが増えやすく、暗号化のしくみを確認しにくくなるからです。

どうやる：

なぜ：

復号して元に戻せるか確認する

何をする：作った暗号文を見て、今度は暗号表を逆に使い、元の英文に戻します。復号した文が最初の文と完全に一致するか確認します。間違いがあった場合は、どの文字でミスをしたか赤ペンで直します。復号を確認する理由は、暗号は「作れる」だけでなく、「正しく戻せる」ことが重要だからです。

どうやる：

なぜ：

鍵を変えて比べる

何をする：ずらす数を1、3、7、13の4種類に変えて、同じ文を暗号化します。4つの暗号文を並べ、見た目の違いや読みにくさを比べます。鍵を変える理由は、同じ方法でも鍵が違うと暗号文が変わり、読める人と読めない人が分かれることを確認するためです。

どうやる：

なぜ：

家族や友人に解いてもらう

何をする：鍵を伝えた場合と、鍵を伝えない場合の2パターンで、家族や友人に暗号文を解いてもらいます。タイマーで復号にかかった時間を測り、「鍵あり」「鍵なし」の違いを表にします。人に解いてもらう理由は、暗号の使いやすさと、鍵を知らない時の難しさを実験として調べるためです。

どうやる：

なぜ：

単純な暗号の弱点を調べる

何をする：同じ文字が何度も出てくる長めの英文を暗号化し、暗号文の中で多く出る文字を数えます。たとえば、英語ではEやTが多く出やすいことがあります。頻度分析(ひんどぶんせき: 文字が何回出るかを調べて暗号を解く方法)の考え方を使い、単純な暗号は推測される可能性があることを考えます。弱点を調べる理由は、暗号の強さを考えるためです。

どうやる：

なぜ：

結果を表とグラフにまとめる

何をする：鍵の種類、暗号文の例、復号にかかった時間、正しく解けたかどうかを表にします。必要に応じて、鍵あり・鍵なしの平均時間を棒グラフにします。表とグラフにする理由は、暗号の違いや解きやすさを見た目で比較できるからです。

どうやる：

なぜ：