暗号アルゴリズム(Cipher).

サイファ(暗号アルゴリズム)は暗号化と復号を行うアルゴリズムです。現代のサイファは、対称鍵(共有鍵を 1 つ用いる:AES、ChaCha20、3DES)と非対称鍵(公開/秘密鍵ペア:RSA、ECC)、またブロック暗号(固定長ブロック、AES-128 など)とストリーム暗号(ビット/バイト単位、ChaCha20 など)に分類されます。実運用ではモード(CBC、GCM、CTR)や鍵導出、MAC、AEAD 構成と組み合わせ、機密性と完全性を同時に確保します。現在は AES-GCM、AES-GCM-SIV、ChaCha20-Poly1305 などの AEAD と適切な IV/nonce 管理が推奨です。

古典暗号から標準化された暗号へ

暗号はコンピュータより古く、換字式(シーザー)、多表式(ヴィジュネル)、ローター機(エニグマ)はいずれ解読されてきた。そのため現代の方式は秘匿ではなく公開・査読される(ケルクホフスの原理)。AES は NIST の公開コンペを経て FIPS 197(2001)で標準化され、今なお標準的な共通鍵暗号である。古い方式は正式に廃止されており、NIST SP 800-131A Rev. 2 は三鍵 3DES の暗号化利用を 2023 年 12 月 31 日以降禁止し、RC4 は鍵ストリームの偏りによる平文回復攻撃を受けて RFC 7465 により TLS で禁止された。今日、強い暗号を選ぶとは、AES-GCM、AES-GCM-SIV(RFC 8452)、ChaCha20-Poly1305(RFC 8439)などの AEAD 構成を、IV/nonce を正しく管理して用いることを意味する。GCM で nonce を再利用すると認証鍵が漏えいし致命的である。アルゴリズムを差し替えられる暗号アジリティは、ML-KEM などのポスト量子プリミティブへの移行を背景に、今や設計要件となっている。

flowchart LR
  P[Plaintext] --> Enc["Cipher + mode (encrypt)"]
  K1[Key] --> Enc
  Enc --> C[Ciphertext]
  C --> Dec["Cipher + mode (decrypt)"]
  K2[Key] --> Dec
  Dec --> P2[Plaintext]
  C -. intercepted .-> A[Attacker sees only ciphertext]