共通鍵暗号方式

「1つの鍵で暗号化も復号もする」方式のこと

簡単な説明

たとえば「ひみつの手紙」を渡すとき、合言葉（＝鍵）を決めておいて、相手とそれを共有してから使う感じです。
でもその合言葉を盗まれたらアウト。速くて便利だけど、合言葉の渡し方には工夫がいるよって話です。
なので、スパイ映画みたいな「鍵の受け渡し」がポイント！

由来

共通鍵暗号方式は古代ローマのカエサル暗号のようなシンプルなものから、現代のAES（Advanced Encryption Standard）のような高度な方式に進化してきました。
1977年にアメリカでDES（Data Encryption Standard）が標準化され、2001年にはその後継としてAESが登場し、今日でも世界中の暗号通信に使われています。

具体的な説明

共通鍵暗号方式（対称鍵暗号方式）は、暗号化と復号に同じ鍵を使う方式です。
送信者と受信者があらかじめ鍵を共有しておく必要があります。
処理が高速で、大量のデータを扱う暗号通信に向いていますが、鍵の配送が安全でないと通信内容が漏洩するリスクがあります。

例えば、あなたが親友に「内緒のメッセージ」を送りたいとき、ふたりで「鍵＝オレンジ」と決めておきます。
その鍵で文章を暗号化して送り、親友も同じ「オレンジ」で復号して読むわけです。
でも誰かが「オレンジ」という鍵を盗んだら、その人も中身を読めちゃいます。

項目	共通鍵暗号方式	公開鍵暗号方式
鍵の本数	1本（同じ鍵を共有）	2本（公開鍵と秘密鍵）
鍵の共有方法	あらかじめ安全な方法で共有が必要	公開鍵は誰でも入手可能（秘密鍵は本人だけ）
暗号化の速度	速い（高速処理）	遅い（計算量が多い）
主な用途	大量データの暗号化、VPNなど	電子証明書、電子署名、鍵交換など
セキュリティリスク	鍵が漏れると全員にバレる	秘密鍵が漏れない限り安全
例	AES、DES、RC4	RSA、ECC
鍵配布の難しさ	高い（安全な方法が必要）	低い（公開鍵を配るだけでよい）
ITパスポート試験での問われ方	「同じ鍵を使う暗号方式はどれか」など	「公開鍵と秘密鍵を使うのはどれか」など

共通鍵暗号方式（対称暗号）は、暗号関数 Ek(M)=CE_k(M) = CEk(M)=C と復号関数 Dk(C)=MD_k(C) = MDk(C)=M において、鍵 kkk が共通であることが前提です。
代表的なアルゴリズムには**ブロック暗号（AES、DES）やストリーム暗号（RC4など）があり、これらは異なる用途で使われます。
セキュリティは鍵長（ビット数）**に依存し、128ビット鍵では 21282^{128}2128 通りの組み合わせがあるため、現実的には総当たり攻撃は不可能です。

実験や観察手法と結論

実験内容：

比較対象：AES（共通鍵） vs RSA（公開鍵）
データ：100MBの動画ファイル
測定項目：暗号化・復号にかかる時間

結果：

AESはRSAに比べて暗号化・復号速度が100倍以上速い
共通鍵の暗号強度は十分だが、鍵の共有手段が必要
多くの実際のシステムでは、**公開鍵方式で共通鍵を渡して併用（ハイブリッド方式）**されている

例文

「このフォルダは共通鍵暗号で保護してあります。同じパスワードを使えば復号できます。」

疑問

Q: 共通鍵暗号方式って、どうやって鍵を相手に渡せばいいんですか？

A: 安全な方法（例：USB、直接渡す、公開鍵方式を使う）で渡す必要があります。

Q: 公開鍵暗号方式と比べて、共通鍵暗号の利点は？

A: 暗号化・復号の処理がとても高速で、大量のデータに向いています。

Q: 共通鍵暗号方式って、どんな場面で使われてますか？

A: VPN通信、Wi-FiのWPA2、ZIPファイルの暗号化など、身近な場面でよく使われています。

Q: AESって何ですか？

A: AES（Advanced Encryption Standard）は共通鍵暗号の代表例で、現在の世界標準です。

Q: 共通鍵が漏れたらどうなるの？

A: 相手が復号できるだけでなく、悪意ある第三者も通信内容を見られる可能性があります。

理解度を確認する問題

暗号化と復号に同じ鍵を用いる暗号方式はどれか。

A. 公開鍵暗号方式
B. デジタル署名方式
C. 共通鍵暗号方式
D. ハッシュ関数方式

正解：C. 共通鍵暗号方式

共通鍵暗号方式の特徴として正しいものはどれか。
A. 秘密鍵と公開鍵を使用する
B. ハッシュ関数を使って変換する
C. 同じ鍵で暗号化・復号を行う
D. 鍵の配布が不要である

→ 正解：C

AESはどの暗号方式に分類されるか？
A. 公開鍵暗号方式
B. ハッシュ関数方式
C. 共通鍵暗号方式
D. デジタル署名方式

→ 正解：C

まとめ

暗号化と復号に同じ鍵を使う暗号方式です。

高速で大量のデータ通信に向いているのが特長です。

鍵のやり取りを安全に行う方法が課題になります。