科目名が情報セキュリティだったころから，単一換字暗号を授業で解説したあとに，「暗号解読」のレポート課題を出題してきました．
初期のうちは，学内演習室環境のLinuxで端末を起動し，いくつかのコマンド（sed，echo，cat）を組み合わせれば，効率良く解読できることを紹介してきましたが，Linux環境がなくなったため，別の方法を使用します．
この解読のためだけに，BYOD PCにLinuxをインストールするのは，推奨できません．Windows Subsystem for Linux (WSL)も，新規インストールには通信とセットアップで時間がかかります．
近年では「オンライン実行環境」が充実し，ブラウザ上でプログラムを書いて実行することが，簡単にできるようになっています．この記事では，無料かつユーザ登録なしで利用できる，paiza.IOを用いた解読の試みを紹介します．（Google Colabでも実行可能です．作成したプログラムは保存されます．実行にはGoogleアカウントが必要です．）
『暗号技術入門 第3版 秘密の国のアリス』に合わせて，アルファベット26文字の単一換字暗号を対象とします．小文字（aからzまで）を平文で用いるアルファベット，大文字（AからZまで）を暗号文で用いるアルファベットとします．空白や記号類は出現しないのが慣例です（それらが含まれると解読がより容易になるという事情もあります）．暗号文も，この本の記載を使わせてもらいました．
それでは，動かしてみましょう．https://paiza.io/ja/にアクセスして，「コード作成を試してみる（無料）」のボタンを押します．左上の「PHP」を「Python3」に変更してから，以下の内容を貼り付けて，「実行」のボタンを押してみてください．
s = """\ MEYLGVIWAMEYOPINYZGWYEGMZRUUYPZAIXILGVSIZZMPGKKDWOMEPGROEIWGPCEIPAMDKKEYCIUYMGIF """ t = s.translate(str.maketrans('YMEPODWING', 'ethrginaco')) print(t)
下部に「theLoVanAthegraceZonehotZRUUerZAaXaLoVSaZZtroKKingthroRghanorCharAtiKKheCaUetoaF」と表示されれば，まずは成功です．
プログラムを簡単に説明します．「s = """\」と「"""」の間に，解読したい文字列を記述します．複数行になってもかまいません．
その次の行では，sの文字列を変換します．「'YMEPODWING', 'ethrginaco'」について，文字列の中に'Y'の文字があれば'e'の文字に置き換えます．'M'の文字は't'に，'E'は'h'に，...，'G'は'o'に，置き換えます．複数回，同じ文字が出現すれば，それぞれを置き換えます（だから「単一」「換字」暗号です）．すべての置き換えが終わった状態の文字列が，変数tに代入されます．print(t)で，その内容を出力します．
今回の暗号文をすべて解読するには，tへの代入の行を，以下のコードに変更します．
t = s.translate(str.maketrans('YMEPODWIGCSQRZUALXVNKHJFTB', 'ethrginaocwqusmdfyxpljkbvz'))
実行結果は，自分で確かめてください．空白を入れて読めば，英文になります
無事に解読ができたら，「str.maketrans('置換前の文字の並び', '置換後の文字の並び')」が，2行で構成する換字表と，同等の情報を持つことになります．ちなみに，strは変数名ではなく，文字列を扱うPythonの組み込みオブジェクトです．
ところで，レポート課題で解読の最中というときには，大文字の部分は無視して，小文字にしてみた箇所のみを見て，妥当かどうか検討したいところです．
大文字を単純に取り除くことも，Pythonで簡単に書けますが，取り除くというより，「未解読の文字がある」という情報に置き換えるべきでしょう．1文字の大文字なら1文字分，連続する大文字はその数だけ，伏せ字にします．
そうすると，プログラムは以下のようになります．
s = """\ MEYLGVIWAMEYOPINYZGWYEGMZRUUYPZAIXILGVSIZZMPGKKDWOMEPGROEIWGPCEIPAMDKKEYCIUYMGIF """ t = s.translate(str.maketrans('YMEPODWING', 'ethrginaco')) print(t) import re u = re.sub('[A-Z]', '.', t) print(u)
実行し，出力を見ると，先ほどの大文字小文字混じりと，空行のあとに，「the.o.an.thegrace.onehot....er..a.a.o..a..tro..ingthro.ghanor.har.ti..he.a.etoa.」と表示されます．
追加したうち「u = re.sub('[A-Z]', '.', t)」は，tの文字列に出現する，文字'A'から文字'Z'までを，すべて'.'に置き換えよ，という指示になります．直前の「import re」は，正規表現モジュールを使用するために記述するコードで，一般にはプログラムの最初（今回の例だとsへの代入より前）に書くのですが，途中に書くのも差し支えなく，それ以降で有効となります．
それでは，レポート課題に取り組んでください．
s.translate(str.maketrans(..., ...))やre.subを含むコード例は，Pythonで文字列を置換（replace, translate, re.sub, re.subn） | note.nkmk.meを参考にしました．
また本記事は，Rubyを用いた単一換字暗号の解読をPythonに置き換えたものとなっています．PythonよりもRubyのほうが好みという人は，活用してください．
