情報セキュリティ
読まれない、書き換えられない、使えなくならない。3 つを守る技術を、自分の手で動かす
50分教師用メモ
準備 教室コードは新しいものにする。「教師」を押す。体験 01・02 は端末内で完結する。
時間配分 前回まとめ・目標 4分 ／ 節1 読まれない 14分 ／ 節2 鍵を配る 12分 ／ 節3 書き換えられない 12分 ／ 道具・まとめ・自己評価・ふりかえり 8分
教科書: 新編情報Ⅰ 35 情報セキュリティ（p.100）。
この回の評価（指導要領 (4) ア(ア) イ(ア)。情報セキュリティを確保するための方法や技術、暗号化・デジタル署名の仕組みと必要性。単元設計は 単元設計のページ）
- 知識・技能 機密性・完全性・可用性の 3 つと、共通鍵と公開鍵の違いを説明している（体験01・02・まとめ）
- 思考・判断・表現 人数が増えたときの鍵の本数から、公開鍵方式が使われる理由を述べている（体験02）
- 態度 自分の使い方を、3 つの観点から見直そうとしている（体験03・ふりかえり）
ふりかえりの枚の自己評価の分布を見て、「まだ」が多い目標を次回冒頭で拾い直す。
設計の最後に、合言葉が要ると出てきた
合言葉は「入れる人を絞る」ための仕組み。だが、通り道を流れている中身そのものは、そのままでは読める。今日はそこを扱う
通り道で中身を見られても困らないようにするには
教師用メモ
前回「まだ」が多かった目標を 2 分拾う。「公衆無線 LAN では中身が見られる可能性がある」を、ここで一度出しておく。
授業の終わりにできるようになること
文をずらして隠す
人数が増えると
何が守られていないか
読まれない
見られても、意味が分からなければよい
文をずらして、読めなくする
アルファベットを決まった数だけ後ろにずらす、いちばん簡単な暗号。ずらす数が鍵。同じ数だけ戻せば元に戻る。ずらす数を変えて、送る側と受け取る側で数が違うとどうなるかも見る
※ 実際に使われている暗号はもっと複雑だが、「鍵がそろえば戻せる」という考え方は同じ
教師用メモ
進め方（12分） 鍵をそろえて元に戻ることを確かめる（4分）。次に受け取る側の鍵だけ変える → 戻らない（4分）。「鍵を知らない人には読めない」（4分）。
言葉 一定の規則に従ってデータを変換することを暗号化、元に戻すことを復号という。ファイル、記録する媒体、通信中のデータなど、あらゆる場面で使われている。
この暗号の弱さ ずらす数は 25 通りしかないので、全部試せば破れる。実際の暗号は鍵の候補が天文学的に多い。第1単元のパスワードの話と同じ構造。目標 01。
鍵を配る
同じ鍵を使うなら、その鍵をどう渡すのか
人数が増えると、鍵は何本要るか
クラスの全員が、たがいに秘密のやりとりをする。つまみで人数を変えて、2 つの方式で必要な鍵の数を見比べる
教師用メモ
進め方（10分） 4 人 → 共通鍵 6 本、公開鍵 8 本。公開鍵のほうが多い。「では 40 人は？」→ 共通鍵 780 本、公開鍵 80 本。逆転する。第1回の 780 本と同じ数。
公開鍵方式の仕組み 送り手は受け手の公開鍵で暗号にし、受け手は自分の秘密鍵で開ける。公開鍵は誰に見られてもよい（それでは開けられない）。だから配る手間がない。南京錠を配っておいて、鍵は自分だけが持つ、と説明すると通じやすい。
実際には、両方を組み合わせる（公開鍵で共通鍵を安全に渡し、以降は速い共通鍵でやりとりする）。深入りしない。目標 02。
3 つで分ける
読まれない、書き換えられない、使えなくならない
この困りごとは、3 つのどれが守られていないか
下の 9 個を分ける。まず上で付ける印を選び、次にその印を付けるものを押す。全部に印を付けたら「答え合わせ」
教師用メモ
進め方（10分） 一人で 5 分、答え合わせ 5 分。
迷いやすいもの 「ファイルが壊れて開けない」は完全性（壊れた）と可用性（使えない）の両方に見える。原因が「壊れたこと」なら完全性と整理する。答えが割れたら、その理由を言わせる。
守る技術 機密性は個人認証と暗号化。完全性はデジタル署名（送り主が本人か、途中で変えられていないかを確かめる）。可用性は機器の二重化やバックアップ。
アドレスが https で始まるページは、入力内容が暗号にされている。目印として覚えておく。目標 03。
3 つを守るための、3 種類の技術
| 情報セキュリティ | 機密性（認められた人だけが見られる）・完全性（壊れたり改変されたりしない）・可用性（必要なときに使える）の維持 |
| 個人認証 | ID とパスワードで本人を特定する。推測されやすいものや使い回しは危険。生体認証や多要素認証も使われる |
| 暗号化 | 一定の規則でデータを変換し、そのままでは読めなくする。元に戻すのが復号。共通鍵方式（同じ鍵）と公開鍵方式（掛ける鍵と開ける鍵が別） |
| デジタル署名 | 送り主が本人か、途中で書き換えられていないかを確かめる。完全性を守る技術 |
※ 学校や企業が定める、守るべき行動の方針を情報セキュリティポリシーという
教師用メモ
次回からデータの側に移る。「守りながら、ためて、使う」へ。
40 人が 2 人ずつ秘密の文をやりとりするのに、鍵は何本要るか
鍵の掛け方、公開鍵で秘密を届ける、署名、通信路の守り方。道具の上で動かす
確かめる前に、いまの予想を 1 つ選ぶ。当たっていなくてよい。予想を置いておくと、違ったときに気づける
選んだ人数が右に出る。分かれているところを 1 つ読み上げてから次へ
教師用メモ
予想を先に（2分） 先に道具を開くと、触って終わる。予想を置いてから確かめると、違ったところが残る。
10分。共通鍵と公開鍵の比べ（1 つ目）と RSA のペア体験（2 つ目）は必ず。署名と SSL/TLS は時間に応じて。RSA は本人のアプリ。壁に暗号文が並んでも読めるのは受信者だけ、という光景がこの回の山。暗号文は 60 字に収まるよう、平文は 3〜4 文字にさせる。
道具は外で公開されている Web アプリ。この授業のページの中で開くので、別のページへは移らない。閉じれば、そのままこの枚に戻る。ブラウザの中で動き、入力はこの授業のサーバーには送られない。
道具で確かめて、予想と合っていたかを見る
- 「この枚で開く」を押す
- 両方の方式で同じ文を送る
- 鍵を何本配る必要があるかを比べる。予想と合っていたかを見る
- ペアで「受信者」「送信者」を決める。相手がいない人は、一人で受信者と送信者の両方をやればよい（鍵を作り、自分で暗号化して、自分で戻す）。受信者が「この枚で開く」を押し、鍵生成で p・q を選んで公開鍵 (n, e) と秘密鍵 d を作る
- 受信者は公開鍵 (n, e) だけを声に出して送信者に伝える。秘密鍵 d は紙に書いて伏せる
- 送信者は自分の端末で開き、暗号化にポケベル暗号の平文と公開鍵を入れ、出てきた暗号文の数を下の欄で「送る」。教室の全員に見える
- 受信者は壁に並んだ暗号文から自分宛てを選び、復号に秘密鍵 d を入れて元の文に戻す。他の人の暗号文も試して、戻らないことを確かめる
- 役を入れ替える。時間があれば p・q をもっと小さくして、n から p・q を割り出せるか（鍵の長さの意味）を試す
- 「この枚で開く」を押す
- 文を 1 文字変えてみる
- 検証がどうなるかを見る
- 「この枚で開く」を押す
- 手順を最後まで進める
- アドレスの先頭が変わる理由を言う
教師用メモ
進め方 手順のとおりに触らせる。終わったら前の枚の予想と見比べ、外れた人を 2 人読み上げる。
10分。共通鍵と公開鍵の比べ（1 つ目）と RSA のペア体験（2 つ目）は必ず。署名と SSL/TLS は時間に応じて。RSA は本人のアプリ。壁に暗号文が並んでも読めるのは受信者だけ、という光景がこの回の山。暗号文は 60 字に収まるよう、平文は 3〜4 文字にさせる。
道具は外で公開されている Web アプリ。この授業のページの中で開くので、別のページへは移らない。閉じれば、そのままこの枚に戻る。ブラウザの中で動き、入力はこの授業のサーバーには送られない。
3つの目標に、自分の操作で答える
今日の目標、自分はどこまで
3 つの目標それぞれに、できた／だいたい／まだ、を 1 つ選ぶ。右の帯にクラス全体の分布が出る
教師用メモ
1 分。「まだ」が多い目標は、次回の冒頭で拾い直す。
自分の使い方で、いちばん弱いところ
一文でよい。「〇〇が弱い。△△を変える」の形。実際に使っているサービス名は書かない
教師用メモ
3 分。サービス名や自分の設定そのものは書かせない。次回からデータの活用に入る。