秘密の手紙と鍵のこと

『アリスがイブへ誰にも中身を見られず手紙を送りたい。
 そこで南京錠をかけた箱に手紙を入れて郵送した。
 さて、この後どうすればイブだけが秘密の手紙を見ることができるだろうか』


「郵便鍵問題」と呼ばれるこの思考実験をTwitterに投稿したところ、思わぬ反響があった。ネットでは有名な問題だと思うけれど、おもしろい返信をいくつか頂いたので紹介したい。
初めて問題を目にする方はどうやって受け渡しをするか一緒に考えてもらいたい。


まず初めに、
「箱を壊す」
というアイディアをもらった。
アリスもイブも非力な少女をイメージしていたので盲点だ。
南京錠がかかっているからといって開けられないという前提を見事粉砕した名解答かもしれない。

次にもらったのは、
「イブもアリスのように縮んで鍵穴に入って開ける」
というものだ。
ご存じのとおり、不思議の国のアリスはかの国でクッキーやジュースを飲むことで縮んだり伸びたりして困難を乗り切った。
それをイブ'も'してみればいい、という。
原作をリスペクトしていないとなかなかパッとはでてこない。少し教養が必要な、知性のにじむ回答だ。

それから、ピッキング南京錠を溶かすなど鍵自体を無効化する手段があげられた。
現実に即した解答で、何となく生活臭さが感じられていい。イブという少女がコソ泥のような真似をする情景がすぐに浮かぶ。

一番多かったのは「鍵自体を別個に郵送する」というものだ。
これは確かにちゃんと問題に対する答えになっていて、素晴らしい解答だ。
また、「ダイヤル式の南京錠にして、その数字を別の手紙で送る」というのもあった。
これも出題者の意図とは違うけれど、立派な回答だ。
さらに、「直接会う」「直接鍵を渡す」というのもあった。
問題文の抜け落ちにより様々な回答がでた。
だけどいわゆる正式な回答からは遠い。
回答してくださったみなさまには何の落ち度もなく、至らない問題を出題してしまった出題者のミスである。
思ったよりバリュエーションのある回答をいただき、感謝している。
さて、この問題自体をまだ知らない人のために付け加えておくと、
本来の問題文にはこういう条件が入らなければいけなかった。

「鍵自体を郵送することはできない。郵送できるのは、『手紙・箱・南京錠』だけである」「南京錠は鍵がなければ開けられない」「直接会うことはできない」

いかかがだろうか?
これで上記の方法はすべて却下される。
(言い訳になるが、上述した郵便鍵問題の前提となる「鍵」は本来受け渡しできない秘匿性の高いものに置き換えられているので、ルールとして追加するのを失念してしまっていた。)
もちろん箱自体を粉砕する方法であれば抜け道はあるのだけど、現実にもある程度可能なという条件も加えて、提案していただきたい。
イブは安全な方法でどうやって鍵を開ければいいだろうか?

ヒントは、アリスだけではなくイブ側も手紙を送ることもできるということ。







もういいだろうか。
答えは、フォロワーから来た解答をそのまま載せておく。

①イブが南京錠をかけて送り返す
②アリスの分だけ鍵をあけてまた送ってもらう
③イブのかけた南京錠をあけて中身を取り出す

という手順を踏むのが用意された解答だった。
アリスの手元には自身の鍵と南京錠が残り、イブの手元にはイブだけが開けられる南京錠と箱と手紙だけが残っている、という状況がエレガントだと思う。
(ほかには、鍵を開けたイブの南京錠をさきに送っておく、という手法も提案された。これも解法のひとつだろう。上記の手順よりシンプルで面白いと思う)

ある程度納得いただけただろうか。「ずるい」と思うよりも、面倒そうだけど「なるほどな」と思ってもらえたのではないだろうか。

そして、ここまで読むと、さらなる疑問を持つ方もいると思う。
完璧に整理されたように見えるこの解法も、実際には問題が発生する。
例えばこの方法は、郵便配達員が途中で南京錠ごと奪ってしまっても開けることはできないようにはなっている。
そういう''悪意のある仲介人''から守るために南京錠をかけた、というのがこの問題文が想定している状況だが、仲介人が必ずしも手紙をイブに送り届けたかは確認できない、という弱点がある。
仲介人がイブと偽り、何食わぬ顔でアリスとやりとりを始めてしまうと、この計画は簡単に瓦解してしまう。
アリスがふたつの錠がかかった箱を送り返されたとき、それがイブの南京錠だとたしかめる術がなければ、この面倒な手順を踏んだとしてもセキュリティは破られてしまうのだ。

ではこれをどう防ぐか?
この議論をさらに発展させたのがインターネット上で広く普及している公開鍵暗号方式の通信で、鍵を受け渡す過程で盗聴されるリスクを秘匿する方法が使用されている。
ご興味があれば調べてほしい。
思考実験に思わぬ反響があり、少しうれしくなって書いてみた次第です。


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