ADFGVX暗号

暗号学において、ADFGVX暗号は、第一次世界大戦中にドイツ帝国軍が使用した手動で適用された野戦暗号です。無線電信を使用してメッセージを秘密裏に送信するために使用されました。ADFGVX は、実際には1918 年 3 月 1 日にドイツ西部戦線で初めて使用されたADFGXと呼ばれる以前の暗号の拡張版でした。ADFGVX は、1918 年 6 月 1 日から西部戦線と東部戦線の両方で使用されました。

ドイツの通信部隊の将校フリッツ・ネーベル中尉 [de]（1891年 - 1977年）^[1]^[2]によって発明され、1918年3月に「無線通信士の秘密暗号1918」（Geheimschrift der Funker 1918、略してGedeFu 18）という名称で導入されたこの暗号は、修正されたポリビウス方陣と単一の柱状転置を組み合わせた分数転置暗号であった。

この暗号は、暗号文で使用されている 6 つの文字、、、、、にちなんで名付けられました。Aこれらの文字は、モールス信号では互いに大きく異なるため、意図的に選択されましたD。これにより、オペレーターのエラーの可能性が減りました。 FGVX

ネーベルは、塹壕暗号よりも便利でありながらも安全な暗号化を移動中の軍隊に提供するためにこの暗号を設計した。実際、ドイツ軍はADFGVX暗号は解読不可能であると信じていた。^[3]

手術

「すぐに攻撃」という平文メッセージの場合、まず 5 × 5 のポリビウススクエアに秘密の混合アルファベットが埋め込まれます。

iアルファベットがj5 × 5 のグリッドに収まるように組み合わせられています。

正方形を使用すると、メッセージは分数形式に変換されます。

各暗号文ペアの最初の文字はグリッド内の平文文字の行であり、2 番目の暗号文文字は列です (たとえば、「AF」は「グリッド内の行 A、列 F」を意味します)。

次に、分割されたメッセージは列の転置の対象となります。メッセージは転置キー (ここでは「CARGO」) の下の行に書き込まれます。

貨物
_________
アファダ
ダフグ
DXAFA
DDFX
ＧＦＸＦ

次に、文字の下の列と文字自体を並べ替えることで、文字を転置キーでアルファベット順に並べ替えます (CARGO を ACGOR に変更)。

アゴール
_________
ファダ
インド
素晴らしい
DDFXF
ＦＧＦＸ

次に、列ごとにキーワード順に読み取られ、暗号文が生成されます。

FAXDF ADDDG DGFFF AFAX AFAFX

実際には、転置キーの長さは約24文字でした。ADFGX暗号で送信された長いメッセージは、複数のアナグラムに対して脆弱にならないように、異なる不規則な長さのメッセージのセットに分割されました。^[3]転置キーと分割キーは両方とも毎日変更されました。

ADFGVX

1918 年 6 月、暗号にという文字Vが追加されました。これにより、グリッドが 6 × 6 に拡張され、36 文字を使用できるようになりました。これにより、完全なアルファベット (Iとを組み合わせる代わりにJ) とからまでの数字を使用できるようになりました。これは主に、多くの数字を含むメッセージを大幅に短縮する効果がありました。 09

暗号は 6 文字の ADFGVX に基づいています。次の例では、アルファベットはオランダ語のコードワード「nachtbommenwerper」でコード化されています。その結果、アルファベットは NACHTBOMEWRPDFGIJKLQSUVXYZ になります。数字は、文字 A (1)、B (2)、J (0) の最初の出現の後に挿入されます。これにより、文字 ADFGVX が列見出しと行識別子として含まれる次の表が作成されます。

「午前12時に攻撃」というテキストは次のように翻訳されます。

次に、キーを見出しとして新しいテーブルが作成されます。次の例では、キーとして「PRIVACY」を使用していますが、通常はもっと長いキーやフレーズが使用されます。

列はキーワードに基づいてアルファベット順に並べ替えられ、表は次のように変わります。

次に、列を互いに追加すると、次の暗号文が生成されます:
DGDD DAGD DGAF ADDF DADV DVFA ADVX

キーワードを使用すると、列を再構築して正しい順序に配置することができます。秘密のアルファベットを含む元の表を使用すると、テキストを解読できます。

この暗号は、行と列を入れ替えることで変更でき、より困難だが改良された暗号を作成できます。

暗号解読

ADFGVXはフランス陸軍のジョルジュ・パンヴァン中尉によって解読され、1918年6月初旬に暗号が解読された。 ^[4]この作業は古典的暗号の基準からすると非常に難しく、作業中にパンヴァンは体調を崩した。彼の解読法は、定型的な始まりを持つメッセージを見つけることに依存していた。メッセージは断片化され、転置表の列見出しに対応する暗号文の位置に同様のパターンが形成される。（このステップに到達した後は、かなりの統計分析が必要であり、すべて手作業で行われた。）したがって、この方法はトラフィックが非常に多いときにのみ有効であったが、それは最も重要なメッセージが送信されるときでもあった。

しかし、ペインビンがADFGX暗号を解読するために使ったトリックはそれだけではありませんでした。^[3]彼はまた、暗号文の繰り返し部分を使って、使用されているキーの推定長さに関する情報を導き出しました。キーの長さが偶数文字の場合、メッセージの暗号化方法から、各列はポリビウス方陣の上部または左側から取得した文字座標のみで構成され、2つの文字が混在していないことがわかりました。また、置換後、転置前は、列は交互に「上部」文字と「側部」文字のみで構成されます。文字の頻度分析の特徴の1つは、個々の文字の分布は標準から大きく異なる可能性がある一方で、平均法則により文字のグループはそれほど変化しないということです。ADFGX暗号では、「側部」文字または「上部」文字はそれぞれ5つの平文文字に関連付けられています。上記の例では、「サイド」文字「D」は平文文字「dhoz k」に関連付けられ、「トップ」文字「D」は平文文字「thfj r」に関連付けられています。5 文字の 2 つのグループは累積頻度分布が異なるため、「サイド」文字で構成される列の「D」文字の頻度分析は、「トップ」文字で構成される列の「D」文字の頻度分析とは明らかに異なる結果になります。このトリックにより、Painvin はどの列が「サイド」文字で構成され、どの列が「トップ」文字で構成されているかを推測できました。次に、それらをペアにして、ペアリングの頻度分析を実行し、ペアリングが単なるノイズなのか、平文文字に対応しているのかを確認できました。適切なペアリングが得られたら、頻度分析を使用して実際の平文文字を割り出すことができました。結果は依然として転置されていましたが、単純な転置を解読するだけで済みました。一つのメッセージの転置方式を決定すれば、同じ転置鍵で暗号化された他のメッセージも解読できるようになる。^[3]

パンヴァンは、ドイツ軍が春季攻勢を開始した数週間後の1918年4月にADFGX暗号を解読しました。その結果、フランス軍はエーリヒ・ルーデンドルフが攻撃を意図していた場所を発見しました。フランス軍はその地点に軍を集中させ、春季攻勢を阻止したと言われています。

しかし、パンヴァンがADFGX暗号を解読したことで1918年のドイツ軍の春季攻勢が阻止されたという主張は、頻繁になされているものの^[5] 、一部の人々から異論が出ている。2002年にソフィー・ド・ラストゥールのこのテーマに関する著書『フランスは1914年から1918年にかけて暗号の秘密を破った』をジャーナル・オブ・インテリジェンス・ヒストリー（ジャーナル・オブ・インテリジェンス・ヒストリー：第2巻第2号、2002年冬）でレビューしたヒルマー・デトレフ・ブルックナーは、次のように述べている。

残念ながら、ソフィー・ド・ラストゥールは、1918 年 6 月初旬にパンヴァンがドイツの ADFGVX 電報を解読したことが、第一次世界大戦における連合軍の勝利に決定的だったという伝統的なフランスの見解に賛同しています。なぜなら、この電報は、パリに到達し連合軍に重大な敗北をもたらす予定のドイツ軍の攻撃をタイムリーに警告したからです。しかし、6 月 11 日のドイツのグナイゼナウ攻撃は、ドイツ軍が後に攻撃を予定していた北部の地域からフランス軍最高司令部が予備軍を急行させるように仕組まれたものであることは、何年も前から知られていました。
その目的は大いに誇張されなければならなかったが、ドイツ軍最高司令部は攻撃がパリとその先に向かっているという噂を広めてそれを実行した。この偽情報は効果的であり、どうやら今でもそうであるようだ。しかし、ドイツ軍の攻勢は成功しなかった。フランス軍は攻撃を阻止するのに十分な予備兵力を手元に持っていたため、追加の増援を投入する必要がなかったのだ。
さらに、ADFGVX 暗号の基本バージョンは、連合国に壊滅的な打撃を与えることを目的とした 1918 年のドイツ春季攻勢のために特別に作成されたことは、通常見落とされています。ADFGX 暗号は、攻撃中に連合国の暗号作成者からドイツの通信を保護することが期待されていましたが、実際に攻撃が起こりました。
ADFGX の電報が初めて登場したのは 3 月 5 日で、ドイツ軍の攻撃は 3 月 21 日に開始されました。パンヴィンが 4 月 5 日に最初の暗号解読を発表したとき、ドイツ軍の攻勢はすでに弱まっていました。

ADFGX および ADFGVX 暗号は現在、安全ではないと見なされています。

参考文献

^ フリードリヒ・L・バウアー：暗号学の解読された秘密、方法、格言。シュプリンガー、ベルリン、2007年（第4版）、S.173、ISBN 3-540-24502-2。
^ フリードリヒ・L・バウアー：暗号学の解読された秘密、方法、格言。シュプリンガー、ベルリン2007（第4版）、S.53、ISBN 3-540-24502-2。
^ abcd 「第一次世界大戦における暗号と暗号解読」。2010年5月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年3月10日閲覧。
^ ニュートン、デビッド E. (1997)。暗号百科事典。カリフォルニア州サンタバーバラ: Instructional Horizons, Inc. p. 6。
^ 「パンヴァンのマナがフランス軍を救った」とデイヴィッド・カーンは『暗号解読者秘密文書の物語』 (1967年、ISBN 978-0-684-83130-5 )第9章で書いている。カーンは、パンヴァンによるドイツの暗号解読がグナイゼナウ作戦に対するフランスの対応で果たした役割についても詳述している。

出典

Childs, J. Rives、「ADFGVX 暗号システムの一般的な解決法」、Aegean Park Press、ISBN 0-89412-284-3。
フリードマン、ウィリアム F.軍事暗号解読、第 4 部: 転置および分割システム。カリフォルニア州ラグナヒルズ: エーゲアンパークプレス、1992 年。

外部リンク

ADFGVX暗号のJavaScript実装
別のJavaScript実装
ADFGVX暗号のAC実装

[1] フリードリヒ・L・バウアー：暗号学の解読された秘密、方法、格言。シュプリンガー、ベルリン、2007年（第4版）、S.173、ISBN 3-540-24502-2。

[2] フリードリヒ・L・バウアー：暗号学の解読された秘密、方法、格言。シュプリンガー、ベルリン2007（第4版）、S.53、ISBN 3-540-24502-2。

[WWI_Codebreaking-3] 「第一次世界大戦における暗号と暗号解読」。2010年5月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年3月10日閲覧。

[4] ニュートン、デビッド E. (1997)。暗号百科事典。カリフォルニア州サンタバーバラ: Instructional Horizons, Inc. p. 6。

[5] 「パンヴァンのマナがフランス軍を救った」とデイヴィッド・カーンは『暗号解読者秘密文書の物語』 (1967年、ISBN 978-0-684-83130-5 )第9章で書いている。カーンは、パンヴァンによるドイツの暗号解読がグナイゼナウ作戦に対するフランスの対応で果たした役割についても詳述している。