Serpent暗号化・復号

Serpentのブロックと鍵を読み解く

Serpentは、入力を128ビット（16バイト）単位で処理する共通鍵ブロック暗号です。設計仕様では32ラウンドを行い、鍵長は128・192・256ビットから選びます。暗号化と復号には同じ鍵が必要です。ここでいう鍵長とブロック長は別の値で、256ビット鍵を選んでも処理ブロックが256ビットになるわけではありません。

設定	選択・入力	確認すること
鍵長	128 / 192 / 256ビット	鍵の復号後の長さは16 / 24 / 32バイト
鍵の形式	テキスト / Hex / Base64	文字数ではなく、形式から得られるバイト数で判定
モード	ECB / CBC	CBCでは16バイトのIVが必要
パディング	PKCS7 / Zero Padding	入力を16バイト境界に合わせる方法
結果表現	Base64 / Hex	同じ暗号文バイト列を表す二つの形式

Serpentの仕様や用語を調べたい場合は、設計者による原仕様がブロック長、鍵長、ラウンド数の一次資料です。ページの入力欄ではテキストをUTF-8のバイト列として扱い、暗号文はBase64またはHexで表示します。これらの文字列表現は暗号方式そのものではなく、バイト列を保存・受け渡ししやすくする符号化です。

ECBとCBCで変わるもの

ECBは各ブロックを独立して処理します。同じ鍵で同じ平文ブロックを処理すると同じ暗号文ブロックになるため、入力に含まれる繰り返しの形が結果に残ることがあります。CBCは各平文ブロックを直前の暗号文ブロックと組み合わせ、最初のブロックにはIVを使います。モードの定義はNIST SP 800-38Aで確認できます。

CBCで自動生成を有効にして暗号化すると、処理ごとに新しいIVが使われ、画面に表示されます。IVは暗号文に自動で連結されないため、復号に備えて別に保存してください。復号時は暗号化時と同じ鍵、モード、パディング、IVを指定します。IVを含む設定が一つでも異なると、元のテキストに戻らないことがあります。

パディングと表示形式は別の設定

Serpentは16バイト単位で処理するため、入力長が境界に合わない場合はパディングで補います。PKCS7は追加したバイト数を末尾の各バイトに記録する方式です。Zero Paddingはゼロバイトで補い、復号時に末尾のゼロを取り除くため、元のデータ自体がゼロで終わる場合は区別できません。用途と元データに合わせて選び、復号側でも同じ方式を指定してください。

暗号化結果をHexで見ると、1バイトにつき2桁の16進数字で表示されます。Base64は同じバイト列を別の文字列に変換します。復号では、貼り付けた暗号文がどちらの表現かを選択します。Base64文字列をHexとして読み込むなど、形式の指定が合わないと正しいバイト列になりません。

暗号化から復号までの確認手順

1. 処理と基本設定を選ぶ

   暗号化を選び、鍵長、ECBまたはCBC、パディングを設定します。初めて動作を確かめる場合は、秘密情報ではない短いテスト文を使います。

2. 鍵を指定する

   鍵をテキスト、Hex、Base64のいずれかで入力します。128ビットなら16バイト、192ビットなら24バイト、256ビットなら32バイトに一致させます。Hexでは1バイトが2文字なので、それぞれ32・48・64桁です。

3. CBCならIVを記録する

   CBCを選んだ場合は16バイトのIVが必要です。自動生成を使うと暗号化後にIVが表示されます。復号時に使えるよう、暗号文と一緒に記録してください。ECBではIVを使いません。

4. 暗号文を作成し、形式を控える

   平文を入力して実行し、表示されたBase64またはHexの暗号文をコピーします。選んだ鍵長、モード、パディング、CBCのIVも併記します。

5. 同じ条件で復号する

   復号に切り替えて暗号文の入力形式を選び、記録した設定を再入力します。暗号文が欠けていないことも確認し、結果のテキストがテスト文と一致するか見ます。

つまずいたときに見直す項目

• 鍵長エラー：選択した形式でデコードした後のバイト数を確認します。日本語などの文字はUTF-8で複数バイトになることがあります。
• CBCで元に戻らない：IVが暗号化時と同じ16バイトか、鍵・パディングも一致しているか確認します。
• 結果が文字化けする：暗号文のBase64/Hex指定と、鍵の形式が入力値に合っているかを確認します。
• 他の実装と結果が異なる：鍵やIVのバイト解釈、テキストの文字コード、パディング、暗号文へのIVの格納方法を相手側と照合します。

設定と復号結果について

鍵は文字数を数えればよいですか？

いいえ。判定するのは選んだ形式から得られるバイト数です。テキストの日本語や絵文字はUTF-8で複数バイトになるため、見た目の文字数だけでは鍵長を確認できません。

CBCのIVも相手に渡す必要がありますか？

復号に同じIVが必要です。この画面の暗号文にはIVが自動で含まれないため、暗号文と別に保存して受け渡してください。IVは鍵と同じ秘密情報ではありませんが、暗号化時に使った値を正確に保つ必要があります。

暗号化のたびに暗号文が変わるのはなぜですか？

CBCで自動生成IVを使うと、実行のたびにIVが変わるため、同じ平文と鍵でも暗号文が変わります。復号にはその回のIVが必要です。

復号後に読める文字が出れば、正しい鍵だと判断できますか？

それだけでは判断できません。ECB/CBCは暗号化のみで、改ざん検出用の認証情報を付けません。結果が読めることは、鍵の正しさや暗号文の完全性の証明にはなりません。

実験結果を使う前に

このページはSerpentのローカルなブロック暗号実験向けです。参照ベクトルでの照合は行われていますが、包括的な安全性監査を示すものではありません。重要な情報の保護や本番システムへの採用判断には、このページだけを根拠にしないでください。

• ECBとCBCには完全性認証がありません。暗号文の改ざんや取り違えを確実に検出できず、暗号化だけで送信者の確認もできません。OWASPのガイダンスは認証付き暗号を優先する考え方を示しています。
• 実際の秘密鍵、パスワード、個人情報などを試験入力に使わず、公開して差し支えないサンプルで操作してください。
• 旧版の誤ったSerpent実装で作られた暗号文とは互換性がない場合があります。既存データを開く必要がある場合は、作成元の実装と設定を確認し、複製したテストデータで先に照合してください。
• Zero Paddingでは、データ末尾に本来含まれていたゼロバイトと補完分を区別できません。バイナリデータの復元に使う場合は特に注意してください。