先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、C#で文字列を暗号化する方法ってあるんですか？例えば、パスワードとかを安全に保存したいときに使うやつです。」

先生

「とても大事なポイントですね。C#では、文字列を暗号化して安全に扱うことができます。逆に、暗号化された文字を元に戻すこともできるんですよ。」

生徒

「暗号化って、なんだか難しそうです…数字や記号がぐちゃぐちゃになるイメージです。」

先生

「そのイメージは正しいですよ！でも仕組みは意外とシンプルなんです。今日は、C#で文字列を暗号化・復号化する基本を、初心者でも理解できるように説明していきましょう。」

1. 暗号化とは？復号化とは？

まず、暗号化（Encryption）とは、「読める文字列を読めない形に変換すること」です。たとえば「apple」という文字を「Qw3sd!@」のような形に変えることで、第三者が内容を理解できなくします。

そして、復号化（Decryption）とは、暗号化された文字列をもとの文字列に戻すことを指します。暗号化と復号化は、ちょうど鍵をかける・鍵を開けるの関係に似ています。

パソコンやスマホの世界では、パスワード、クレジットカード情報、個人情報などを守るために、この暗号化技術が使われています。

2. C#で使える暗号化の方法

C#には、暗号化を簡単に行うための便利なクラスが用意されています。代表的なのが、Aesクラスです。AES（エーイーエス）とは、「Advanced Encryption Standard（高度暗号化標準）」の略で、非常に強力で安全な暗号方式として広く使われています。

たとえば、C#のSystem.Security.Cryptographyという名前空間（機能をまとめたフォルダのようなもの）を使えば、簡単に文字列を暗号化できます。

3. 実際にC#で文字列を暗号化・復号化してみよう

では、実際のサンプルコードを見てみましょう。ここでは、文字列をAES方式で暗号化し、また元の文字列に戻す復号化も行います。


using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string original = "CSharp123!";
        string key = "1234567890123456"; // 16文字の鍵
        string iv = "6543210987654321";  // 初期化ベクトル

        string encrypted = EncryptString(original, key, iv);
        Console.WriteLine("暗号化された文字列: " + encrypted);

        string decrypted = DecryptString(encrypted, key, iv);
        Console.WriteLine("復号化された文字列: " + decrypted);
    }

    static string EncryptString(string plainText, string key, string iv)
    {
        using Aes aes = Aes.Create();
        aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
        aes.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(iv);

        using MemoryStream memoryStream = new();
        using CryptoStream cryptoStream = new(memoryStream, aes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write);
        using StreamWriter writer = new(cryptoStream);
        writer.Write(plainText);
        writer.Close();

        return Convert.ToBase64String(memoryStream.ToArray());
    }

    static string DecryptString(string cipherText, string key, string iv)
    {
        using Aes aes = Aes.Create();
        aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
        aes.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(iv);

        using MemoryStream memoryStream = new(Convert.FromBase64String(cipherText));
        using CryptoStream cryptoStream = new(memoryStream, aes.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read);
        using StreamReader reader = new(cryptoStream);
        return reader.ReadToEnd();
    }
}

このコードでは、まず文字列を暗号化し、次にそれを復号化して元の文字列に戻しています。

実行結果


暗号化された文字列: 6u8cF0W7eN+/b+3kNxTbxA==
復号化された文字列: CSharp123!

4. コードの仕組みをわかりやすく解説

このサンプルコードの中では、C#の標準ライブラリを使って暗号化と復号化を行っています。少し難しそうに見えますが、流れを理解すればとてもシンプルです。

1. 鍵（Key）とIV（初期化ベクトル）を設定：暗号化のために、16文字の「鍵」と「IV（イニシャルベクトル）」を指定します。どちらも重要な情報で、これが一致しないと復号化できません。
2. Aesクラスを生成：Aes.Create()でAES暗号化の機能を使えるようにします。
3. CryptoStreamを使って暗号化処理：通常の文字列を書き込むようにして、暗号化されたバイトデータをメモリに出力します。
4. Convert.ToBase64Stringで変換：バイトデータを文字列に変換して表示できるようにします。

そして復号化の流れは、この逆の処理になります。暗号化された文字列をFromBase64Stringでバイトに戻し、AESの復号機能で元の文字列に変換します。