（２）生徒観（生徒の実態や傾向）
　生徒は「暗号」という言葉はすでに知っていることが予想できるため，文字を一定のルールで交換することにより暗号化を行う換字式暗号（シーザー暗号）の内容についてはゲーム感覚で取り組むことができると考えられる。そして，換字式暗号は単純で負荷も少ないが，鍵（ルール）を相手とどのように共有するのか，ということが大きな問題になるということに気づかせたい。さらに公開鍵暗号方式というまったく別の方式を学ぶことにより，その考え方の巧みさにふれさせるとともに，情報通信ネットワークの利用者として，ディジタル証明やSSLなどの技術があることやそのしくみを理解させたい。

（３）教材観（教材の解釈・教具などの活用）
　日本文教出版「見てわかる社会と情報」のp.88〜 89を用いる。この教科書では，その単元でポイントとなる重要な内容を３行の本文でまとめているため，読み合わせなどは最小限にし，図を用いて直感的に理解させるには適したものといえよう。とくにこの単元では「共通鍵暗号方式」の図そのものを実習内容の説明に用いることができるため，ワークシートを用意することで実習を行うことができる。
　共通鍵暗号方式は一般的に利用している「自宅の鍵」などをイメージさせればよいが，公開鍵暗号方式では，「閉める（暗号化する）鍵」と「開ける（復号する）鍵」が異なるものであることを理解できるような教材を用意したい。そこで，すでに多くの実践事例がある南京錠を用いる。南京錠は閉める（錠をはめ込む）場合と開ける（鍵を入れて回す）場合の鍵が異なるので，公開鍵暗号のしくみを直感的に理解させることができる。

発問例１：「運動部の試合などで，監督やコーチが味方の選手だけに作戦を伝えるときにはどのようにしているか」
　生徒たちはジェスチャーなどによるサインや別の言葉への言い換えという反応が多いだろう。積極的に運動部の生徒に答えさせると具体的な返答が期待できる。実際に，対戦相手にある程度見られて（聞かれて）しまうことは承知のうえで，味方だけにわかるようなサインや言葉を決めているだろう。ここで，ある内容をサインや別の言葉に置き換えることは「暗号化」に相当し，逆にそれらをもとの内容に置き換えることは「復号」に相当することも押さえておきたい。

発問例２：「手紙のように，文章（文字列）を暗号化したい場合はどうすればよいか」
　生徒は試合でのサインなどと同じように，内容を一定のルールで変換しながら暗号化していけばよいことは直感的に理解できるだろう。生徒にさまざまな意見を出させた上で，実はそれぞれの文字をシフトさせる（ずらす）ことが歴史的にもよく用いられていることに誘導していくとよい。

実習１：「シーザー暗号を体験しよう」

▲図１　シーザー暗号を体験する実習の説明（p.89）

　シーザー暗号は「規則（文字をアルファベット順にシフトさせる）」と「鍵（何文字シフトさせるか）」という二つの要素があり，教科書の例では，鍵を＋１としている（図２）。

▲図２　共通鍵暗号方式を解説した図（p.88）

　ここで，図３のようなワークシートを配布し，鍵を＋１に設定して隣の生徒に渡し，解読した生徒は確認のため復号した単語を，鍵を−２に設定して再度暗号化して返す，という実習を行う。

発問例３：「体験してもらったシーザー暗号は，暗号でやりとりする人たちにとっては単純でわかりやすいが，実は大きなデメリットがある。それは何だと思うか」
　生徒は「単純だからすぐ見破られる」，「何回か試せばわかる」ということはすぐに出てくるだろう。実習の特性上，鍵がそれぞれ＋１，−２であることを全員が知ってしまっているので，もはや暗号化の意味をなさなくなっていることも生徒に気づかせたい。そこでさらに，

発問例４：「いまは鍵（ルール）をそれぞれ＋１，−２と全員共通にした。つまり，全員が解読方法を知っていることになる。これで秘密の内容をやりとりできるだろうか」
　というヒントを出し，事前に相手と鍵を秘密裏に決めておかなくては意味をなさないこと，そうでない場合はどのように鍵を相手に送るかが大きな問題となること，情報を個別にやりとりする相手の数だけ鍵が必要となること，悪意の第三者が鍵（ルール）を知ってしまった場合でも検知できないことなどに気づかせ，展開２につなげる。

（２）授業の展開２（公開鍵暗号方式）
　シーザー暗号が古代ローマ時代に利用されていたのに対し，公開鍵暗号方式は1970年代に開発された比較的新しい方式である。教科書では，図４のように図示している。

▲図４　公開鍵暗号方式を解説した図（p.88）

発問例５：「公開鍵暗号方式の特徴は，暗号化する鍵と復号する鍵が異なることである。これをうまく利用するとどんな便利な点があるか」
　公開鍵暗号方式の最大の特徴は暗号化する鍵と復号する鍵が異なるという点であり，復号する鍵を自分のみがもつ，すなわち自分のみが解読できることである。暗号化する鍵を一般に公開することにより，鍵をあらかじめ決めておく必要もなく，だれでも自分に暗号文を送ることができるようになる，というメリットもある。これらを生徒に十分に理解させたい。

実習２：「公開鍵暗号方式を体験しよう」
　公開鍵暗号方式を体験させるために，複数の南京錠とそれを用いて施錠できる「入れ物」を用意する。それぞれの南京錠には個人の公開鍵をイメージさせるため，生徒に対応する番号などを明記しておく。また入れ物については図５のような外からは中身が見えないケースなどが適している。なお，ダイヤル式の錠を用いて公開鍵暗号方式の授業実践を行っている大阪府立寝屋川高等学校の野部緑先生の実践もあるので参考にするとよいだろう。

▲図５　ケースと南京錠の例

（３）授業の展開３（ディジタル署名）
　公開鍵暗号方式はとても有効な手段であり，閉める（暗号化する）鍵と開ける（復号する）鍵が異なることが大きな特徴であった。暗号化する鍵を広く公開する反面，復号する鍵は自分だけがもつことによってセキュリティを確保するわけであるが，逆に，暗号化する鍵（南京錠）を自分だけがもち，復号する鍵（解錠用の鍵）を広く公開したらどのような便利な点があるのかを考えさせ，ディジタル署名のしくみについて学ばせる。

発問例６：「公開鍵暗号方式とは逆に，暗号化する鍵を発信者だけがもち，復号する鍵を広く公開したらどのような便利なことが起こるだろうか」
　言葉ではなかなか伝わりにくいため，これも実習で理解させるとよいだろう。この実習は実習２と連続して行う。なお，教科書では次のようにディジタル署名の手順を示している（図６）。

▲図６　ディジタル署名のしくみを解説した図(p.89)

実習３：「ディジタル署名を体験しよう」

　これらを行うと，Ｂさんは，Ａさんからの入れ物はＡさんの公開鍵でしか取り出せないことがわかり，同様にほかの生徒から発信された入れ物は，その人の公開鍵でないと解錠できないことがわかる。つまり，Ａさんの公開鍵で復号できるデータはＡさんが暗号化したものだけである，ということから，そのデータはＡさんが発信者であることを証明するための手段として用いることができることを理解させたい。

（４）授業の展開４（認証局，SSL）
　ここで，話を公開鍵暗号方式に戻そう。公開鍵暗号方式は素晴らしいアイディアであり非常に有効な手段ではあるが，まったく問題がないわけではない。たとえば，悪意をもつ第三者がＡさんになりすまし，Ａさんの公開鍵と称して偽の鍵を公開した場合である。そこで，以下のような質問を生徒に投げかけてみる。

発問例７：「公開鍵方式でやりとりすれば，セキュリティは万全だろうか」
　生徒は「ピッキングされたら意味がない」といった鍵の耐久性についてはすぐに気づくと予想されるが，鍵そのものの信頼性についてはなかなか思いつかないだろう。そこで，教師が「偽の」Ａさんの鍵をわざと大げさに教卓におくなどして生徒に気づかせる工夫も考えられる。
　公開鍵自体の信頼性に気づいたら，さらに次の質問を投げかけてみるとよい。

発問例８-１：「公開鍵自体が本物であることを示すには，どのような手段があるか」
　「誰かに証明してもらう」という言葉が生徒から出てきたらチャンスであろう。すぐに，次のステップの発問に移る。

発問例８-２：「では，証明するには具体的にどのような手段があるか」
　ここで認証局の出番である。「信頼できる機関」として認証局というものがあることを示すとともに，認証局用の南京錠と鍵を用意する。そして，前述のディジタル署名の知識により，認証局がＡさんの公開鍵（南京錠）を入れ物に入れ，認証局用の南京錠で施錠し，認証局用の解錠鍵を公開する。すなわち，Ａさんの公開鍵自体をディジタル署名の要領で「証明」すればよいことになる。　SSLはこのようにディジタル署名などの考え方も利用し，公開鍵自体の正当性を示したうえで，その公開鍵暗号方式で共通鍵を相手に届けるようなしくみである。教科書では，Webページで実際にSSLが用いられているケースを取り上げて簡単に解説している（図７）。必要に応じてこれらの内容を補いながら説明するとよいだろう。また，本実習後に時間があれば，複数のWebページを検索させ，実際に「https://」でURLがはじまっていることや錠のマークを確認させ，どのようなWebページにSSLが使われているかまとめさせるのもよいだろう。

▲図７　SSLを解説した図（p.89）