電子計算機及び実習 第 11回 (12/22) 11 暗号

11 暗号 2008年度 電子計算機及び実習 69

電子計算機及び実習 第 11 回 (12/22)

11 暗号

11.1 今日のテーマ

* Mathematicaを用いた暗号化と復号化

* PGP

**今日の課題

以下の２点を行うこと．

• PGPの公開鍵をホームページに公開する(課題11.3)．

• PGPで暗号化したファイルを添付したメールを，s-suzuki宛に送ること (課題11.5)．

11.2 Mathematica を用いた暗号化と復号化

次の暗号（「改」シーザー式暗号）を思い出そう．まず，次のようにアルファベットに数を対応させる．

a = 0, b = 1, c = 2, ..., x = 23, y = 24, z = 25

そして，例えば3を掛けて5を足すという変換（ただし，26以上になったときは，26未満になるまで繰り返し 26を引くことにする）を考える．この暗号でアルファベットは次のように変換された．

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

F I L O R U X A D G J M P S V Y B E H K N Q T W Z C

Mathematicaを用いて，この暗号を使ってみよう．Mathematicaを起動するにはデスクトップ上のMathematica アイコンをダブルクリックすればよかった．また，Mathematicaでは評価のために Shift⇑ + Enter ( Shift⇑

キーを押しながら Enter キーを押す)というキー操作を行うのであった．以下，Mathematicaのプロンプトは

In[%]=で表す．授業のページからMathematicaプログラムのファイルcaesar.mをダウンロードし，中身を見

てみなさい．Mathematica が起動している状態で次のようにすれば，caesar.mを読み込むことができる．

In[%]= << caesar.m

これで，caesar.mで定義されている関数が使えるようになる．例えば，次のようにすれば，meet at sixという

文字列を，鍵3，5 (3を掛けて5を足す)で暗号化できる．

In[%]= encipher["meet at six",3,5]

復号化するには次のようにする(%は直前の出力を表す)． In[%]= decipher[%,3,5]

課題11.1 近くの人とメールを用いて暗号文をやり取りしてみなさい．

11.3 PGP

PGP は Pretty Good Privacyの略で，前述の通りジマーマンが開発した暗号用プログラムである．秘密鍵と 公開鍵の生成，暗号化，復号化，電子署名が簡単に行える．実は，快適に動くように，RSA暗号と従来の暗号を 併用しているのだが，そのような難しい原理を知らなくても使うことができる．

ジマーマンは，元は商業用に開発していたのだが，当局の圧力により，無償で配布してでもこのシステムを世 界に広めなければならないと考えた．その後，世界中の人々が改良を加えている．このような経緯により，少し 前まではアメリカ版のPGPをダウンロードすると，アメリカの法律に抵触する恐れがあった．

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11.3.1 鍵の生成と基本的な使用法

PGPを使うために，まず鍵を生成しよう．まず，ホームディレクトリのすぐ下に.pgpディレクトリを作成す る．以下，基本的にこのディレクトリ下で作業をするものとする．他人に見られないように，パーミッションを rwx---(700)に変更する．それから，コマンドpgpで鍵を生成する．

% cd

% mkdir .pgp

% chmod 700 .pgp

% pgp -kg

まず，いくつか質問をされる．全て英語であるが，簡単な英語なので，なるべく自分で読んで欲しい．最初の３

つの質問 (暗号の種類をどうするか，署名鍵を作るのか，鍵のサイズをどうするか)は全てdefault を選んで構わ

ない(1 Enter と入力する)．

次に，ユーザIDを聞かれるので，例えば，次のように入力する(もちろん,各自自分のデータを入れること）．

Taro UNGA <j6xxxxxx@ed.noda.tus.ac.jp>

それから，鍵の有効期間を設定するように言われる．これも defaultの0 (期限なし)を選んでよい．

次に，パスフレーズを入力するように指示される．これは，復号や電子署名のときに必要である．ログインパ スワードとは別個に作ること．少し長め(15から20文字くらい)で大文字，記号，スペースなどを含めるとよい．

もちろん，メモを取ったり，忘れたりしてはならない．

次に，暗号鍵を作るか聞かれるので，Yと答える．鍵のサイズは最大の3 にしておこう．また，有効期間は0

(期限なし)でよい．

最後に，鍵をランダムに生成するために，でたらめにキーボードの文字を入力するように言われる．これで

~/.pgpに公開鍵(pubring.pkr)と秘密鍵(secring.skr)が生成される．秘密鍵はパーミッションをrw---

(600)に設定して，他人に見られないように厳重に保管すること．また，繰り返しになるが，パスフレーズを忘れ

ないようにすること．

課題 11.2 以上の操作（鍵の生成）を行いなさい．

次に，公開鍵を公開するために，テキストファイルに変換する．

% pgp -kxa

すると，ユーザIDを問われるので，j6xxxxxxなどと答える．次に，ファイル名を問われるので，j6xxxxxx.asc などと答える．このファイルの中身をlessで見てみよう．訳の分からない文字列が並んでいるが，文字化けでは ない．これがあなたの公開鍵である．この公開鍵をウェブページで公開しよう．まず，jwww ディレクトリにファ イルをコピーし，パーミッションを公開用 rw-r--r--(644)に変更する．

% cp j6xxxxxx.asc ~/jwww/

% cd ~/jwww/

% chmod 644 j6xxxxxx.asc

それから，index.htmlの本文の先頭に次のように書き加えて保存する．

<a href="j6xxxxxx.asc">PGPの公開鍵</a>

これで，皆はここをクリックすることにより，公開鍵をダウンロードすることができる．

課題 11.3 実際に，自分のホームページにPGPの公開鍵を公開しなさい．

では，近くの人のページを訪れ，その人の公開鍵をダウンロードせよ．このファイルを~/.pgp/に移動し，次 のようにして公開鍵を登録する．ここに，ファイル名はその人の公開鍵の名前である(自分のではない)．

% pgp -ka ~/.pgp/j6yyyyyy.asc

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どの程度その鍵を信用するか問われるので，そこは自分で判断しよう．それから，その公開鍵で何かのファイル を暗号化する．ここに，ユーザIDはその人のを入力すること(くどいようだが自分のではない)．

% pgp -eat hfilenamei j6yyyyyy

成功すると，ファイル名に .asc と拡張子が付いたファイルができているだろう．これが暗号化されたファイル である．lessで中身を見ても読めないだろう．一度暗号化すると，暗号化した本人にも読むことはできない．読 めるのは秘密鍵を持っている者のみである．

では，その暗号化したファイルをメールで添付して送ろう．受け取ったら，単に

% pgp hfilenamei

で復号化できる．このとき，パスフレーズを聞かれる．

また，電子署名を付けるには，

% pgp -s hfilenamei

とする．登録した鍵一覧を表示するには

% pgp -kv

とする．これらを含めた，pgpのコマンドの使い方を調べるには

% pgp -h

とする．

課題 11.4 実際に，近くの人とメールを用いて暗号化したファイルをやりとりしてみなさい．

11.3.2 参考: Mew 上でメールを暗号化

Mew上でPGPを用い，暗号化，復号化，電子署名を行うことができる．暗号化や電子署名はメールを送る直 前に次のコマンドで行う．

暗号化: C-c C-e, 電子署名: C-c C-s, 電子署名＋暗号化: C-c C-b

11.4 本日の課題

課題 11.5 次のウェブページからs-suzukiの公開鍵をダウンロードし，登録せよ．

http://jwww.ed.noda.tus.ac.jp/s-suzuki/sample.html

何か秘密のメッセージを作成し，s-suzukiの鍵で暗号化し，暗号化したファイルにs-suzuki.pgpと名前を付け よ．s-suzukiに s-suzuki.pgpを送ること．Subjectは「学籍番号+Dec22」とすること．

確認であるが，本日の課題は全部で以下の２点である．

• PGPの公開鍵をホームページに公開する(課題11.3)．

• 以下の内容のメールをs-suzuki宛に送ること．課題11.5において，PGPで暗号化したファイルを添付する．

11.5 次回のテーマ

Cを用いた簡単なプログラム．