✨ そもそも「共通鍵暗号」って何？
ブロック暗号とストリーム暗号を理解するには、まず「共通鍵暗号（対称暗号）」の概念を知っておく必要があります。
共通鍵暗号とは、暗号化するときと、元に戻す（復号する）ときに同じ鍵を使う暗号方式です。送信者と受信者が同じ鍵を共有します。
ブロック暗号とストリーム暗号は、どちらもこの共通鍵暗号の「サブカテゴリ」です。違いは「データをどう処理するか」にあります。
どっちも同じ鍵を使うなら、何が違うの？
データを「かたまりに分けて処理するか」「流れのまま処理するか」の違いね！引っ越しで例えると、ブロック暗号は荷物を箱に詰めて運ぶ方式、ストリーム暗号はベルトコンベアで流しながら処理する方式だよ🐾
🔸 ブロック暗号とは？
ブロック暗号（Block Cipher）は、データを一定の大きさ（ブロック）に区切って、まとめて暗号化する方式です。
仕組みのイメージ
「データを64個（または128個）ずつ箱に詰めて、その箱ごとに鍵で暗号化する」というイメージです。
- データ全体を固定長のブロックに分割する
- 余った部分は「パディング（詰め物）」で埋める
- ブロックごとに暗号化処理を行う
代表的なブロック暗号
- AES（128ビットブロック）：現在の世界標準。Wi-Fi、HTTPS、暗号資産ウォレットに使用。
- DES（64ビットブロック）：現在は廃止。AESの前身。
- Twofish（128ビットブロック）：AES最終候補5方式のひとつ。Bruce Schneierが設計。
- Blowfish（64ビットブロック）：Twofishの前身（1993年設計）。AES選考には参加していないが、bcryptパスワードハッシュの基盤として現在も使用。
- 3DES（64ビットブロック）：DESを3回繰り返す延命策。現在は非推奨。
ブロック暗号のメリット・デメリット
✅ メリット
- セキュリティが高い（AESで証明済み）
- ランダムアクセスが可能（中間ブロックだけ復号できる）
- エラーの影響が1ブロックに限定される
- 様々なモードで使い方を変えられる
⚠️ デメリット
- パディングが必要（データ量が増える）
- リアルタイム処理はやや苦手
- 「同じブロックは同じ暗号文」になる問題（モードで解決）
🔸 ストリーム暗号とは？
ストリーム暗号（Stream Cipher）は、データを1ビット（または1バイト）ずつ、流れながら連続的に暗号化する方式です。
仕組みのイメージ
「鍵から長い使い捨て乱数列（キーストリーム）を生成して、データと1ビットずつ混ぜ合わせる」というイメージです。混ぜ合わせにはXOR（排他的論理和）演算を使います。
💡 XOR（排他的論理和）とは？
「2つのビットが異なれば1、同じなら0」というシンプルな演算。重要な性質は「同じ値でXORすると元に戻る」こと。
例：A XOR 鍵 = 暗号文 → 暗号文 XOR 鍵 = A（元に戻る）。これが暗号化と復号を同じ操作でできる理由。
代表的なストリーム暗号
- RC4：かつてSSL/TLSやWEPで使われたが、脆弱性発見により廃止。
- ChaCha20：Googleが採用した現代的ストリーム暗号。TLS 1.3でも使用。セキュリティが高くモバイル端末での処理が速い。
- Salsa20：ChaCha20の前身。セキュリティコンテストで評価が高かった。
ストリーム暗号のメリット・デメリット
✅ メリット
- 高速処理（低スペック機器でも軽い）
- 低遅延（リアルタイム通信に最適）
- パディング不要（データサイズが変わらない）
⚠️ デメリット
- 同じ鍵を再利用すると危険（使い回し禁止）
- エラーが連鎖しやすい
- 乱数生成の品質に安全性が依存
ストリーム暗号って「同じ鍵の使い回し禁止」って怖いね…
これはとても重要ね！同じ鍵を2つの異なる平文に使うと、XORの性質から両方の平文の特徴が漏れてしまうんだよ。実際に第二次世界大戦のソ連の暗号が、鍵の使い回しから解読された歴史があるよ😱
🔸 どちらを選ぶべき？使い分けの基準
| 用途・状況 | おすすめ | 代表的な暗号 |
|---|---|---|
| ファイルやデータの暗号化 | ブロック暗号 | AES |
| Webサイト（HTTPS）の通信 | 両方（状況による） | AES-GCM / ChaCha20 |
| 動画や音声のリアルタイム配信 | ストリーム暗号 | ChaCha20 |
| スマートカード・IoT機器 | ストリーム暗号 or 軽量ブロック暗号 | ChaCha20 / PRESENT |
| 暗号資産ウォレットの保護 | ブロック暗号 | AES-256 |
現代では「どちらかを使わなければならない」というより、AES-GCMというモードがブロック暗号をストリーム暗号のように動かすことができて、両方のいいとこどりをしているね。実際にTLS 1.3（現代のHTTPS）はAES-GCMかChaCha20を使っているよ🐾
📌 まとめ：ブロック暗号 vs ストリーム暗号
ポイントまとめ
📦 ブロック暗号
- データを固定長のブロックに分けて処理
- 高セキュリティ、ランダムアクセス可能
- 代表：AES（現在の世界標準）
- 用途：ファイル暗号化、HTTPS
〜 ストリーム暗号
- データを1ビット/バイトずつ連続処理
- 高速・低遅延、軽量機器に向く
- 代表：ChaCha20（現代の主流）
- 用途：リアルタイム通信、モバイル
「どっちが強い？」ではなく「どっちが向いている？」が暗号の選び方ね。目的と環境に合わせた暗号選びが、本当のセキュリティ知識だよ🐾 STEP 6のまとめ記事もぜひ読んでみてね！