【情報セキュリティ】文字を1対1で置き換える！「単一換字暗号」｜情報処理問題1000本ノック
暗号の歴史の出発点であり、文字の置き換えルールによって秘密を守る。しかし「言語の癖」によって解読されてしまう古典暗号、単一換字暗号を攻略しましょう。
1. 【 問題 】：古典暗号の仕組みと脆弱性
【 問題 】 暗号技術の一種である「単一換字暗号」に関する記述のうち、適切なものはどれでしょうか？
① 平文の文字の並び順（位置）を一定の規則で並び替えることによって暗号化を行う。
② アルファベットの各文字を、あらかじめ定めた別の1文字に1対1で置き換える方式であり、シーザー暗号もその一種である。
③ 暗号文に含まれる各文字の出現頻度を調べる「頻度分析」を用いても、解読することは不可能である。
④ 1文字ごとに異なる暗号化鍵（文字の対応表）を次々と切り替えて使用するため、現代のPCでも解読に膨大な時間がかかる。
2. 正解：
正解： ② アルファベットの各文字を、あらかじめ定めた別の1文字に1対1で置き換える方式であり、シーザー暗号もその一種である。
3. 解説：「A」はいつでも「X」になる
単一換字暗号（Monoalphabetic Cipher）は、文字そのものを別の文字に「換（か）える」方式です。鍵となるのは「どの文字をどの文字に変換するか」を記した1枚の対応表です。
■ 仕組み：1対1の固定変換
・例えば「A→X」「B→P」「C→M」というルールを決めたら、文章中のすべての「A」は例外なく「X」に変換されます。
・文字を3つ後ろにずらすことで有名な「シーザー暗号（カエサル暗号）」も、単一換字暗号の最もシンプルな一例です。
■ 致命的な弱点：頻度分析（ひんどぶんせき）
・文字を入れ替えただけなので、「元の言語が持つ文字の出現確率の偏り」がそのまま暗号文に残ってしまいます。
・例えば英語の文章では「e」や「t」が最も多く使われます。暗号文の中で一番多く登場する文字を数え上げれば、「これが元々の『e』だな」と推測され、パズルのように芋づる式に解読（頻度分析）されてしまいます。
★ ①：文字の位置を入れ替えるのは「転置（てんち）暗号」の説明です（換字とは対になる概念です）。
★ ③：文字の出現パターンがそのまま残るため、頻度分析に非常に弱いです。
★ ④：1文字ごとに対応表を切り替えるのは「多表（たひょう）換字暗号」の説明です。単一換字は1枚の対応表をずっと使い続けます。
1. 理解のコツ: 子供の頃に遊んだ「秘密の暗号表（あ→★、い→◆…）」と同じです。誰でも作れる手軽さがありますが、長い暗号文を作れば作るほど、文字の使い方の癖（特徴）がバレてしまうため、現代のコンピュータなら一瞬で破られてしまいます。
2. 試験対策の視点: 「文字を1対1で置き換える」「シーザー暗号」「頻度分析で解読できる」というキーワードがセットで出題されます。また、現代の共通鍵暗号（AESなど）の内部でも、この「換字（Sボックス）」と「転置（Pボックス）」という2つの仕組みを何重にも複雑に組み合わせることで、強固な暗号を作り出しています。
4. まとめ
「文字を別の文字へ固定で1対1に置き換える古典暗号」。これが単一換字暗号です。暗号としての歴史的価値だけでなく、現代暗号の基礎となる「データを形骸化させる（換字）」という重要な概念の原点として、試験に登場します。