コード（暗号化）

暗号学において、コードとは意味レベルで動作するメッセージを暗号化するために使用される方法であり、つまり単語やフレーズが別のものに変換されます。コードによって、「change」が「C​​VGDK」や「cocktail lounge」に変換されることがあります。米国国家安全保障局は、コードを「平文要素が主に単語、フレーズ、または文であり、コード相当物 (「コード グループ」と呼ばれる) が通常、文字または数字 (またはその両方) の、それ以外は意味のない同一の長さの組み合わせで構成される置換暗号システム」と定義しています。 ^{[1] : 第 1 巻、12 ページ}フレーズや単語を暗号化および復号化するには、コードブックが必要です。

対照的に、暗号は個々の文字、または小さな文字のグループ、あるいは現代の暗号では個々のビットのレベルでメッセージを暗号化します。メッセージは最初にコードによって変換され、次に暗号によって変換されます。^[2]このような多重暗号化、つまり「スーパー暗号化」は、暗号解読をより困難にすることを目的としています。

コードと暗号のもう 1 つの比較は、コードは通常、数学を使用せずに文字または文字のグループを直接表すことです。したがって、数字はこれらの 3 つの値を表すように構成されます: 1001 = A、1002 = B、1003 = C、...。したがって、ABC を伝えるための結果のメッセージは 1001 1002 1003 になります。一方、暗号では、文字または文字のグループを表すために数式を使用します。たとえば、A = 1、B = 2、C = 3、...。したがって、ABC メッセージは、各文字の値に 13 を掛けることによって生成されます。したがって、ABC メッセージは 13 26 39 になります。

コードには、暗号解読のしやすさや、扱いにくいコードブックの管理の難しさなど、さまざまな欠点があるため、暗号は現在、現代の暗号化技術の主流となっています。

対照的に、コードは表現的なので、コードブックの個々の要素を数学的に分析することはできません。例では、メッセージ 13 26 39 は、各数字を 13 で割ってアルファベット順に並べることで解読できます。ただし、コードブック暗号解読の焦点は、頻度分析を使用して、プレーンテキスト メッセージ内の文字の同じ頻度と一致する個々のコード要素の頻度の比較にあります。上記の例では、コード グループ 1001、1002、1003 が複数回出現する可能性があり、その頻度はプレーンテキスト メッセージで ABC が出現する回数と一致する可能性があります。

(過去、または非技術的な文脈では、コードと暗号は、あらゆる形式の暗号化を指すためによく使用されます)。

コードは「コードブック」（物理的または概念的）によって定義されます。コードブックは、対応するプレーンテキストとともにリストされたコードグループの辞書です。コードには元々、設計されたコードまたはエンコーダの利便性のために、「プレーンテキスト順」でコードグループが割り当てられていました。たとえば、数値コードグループを使用するコードでは、「a」で始まるプレーンテキストの単語は低い値のグループになり、「z」で始まる単語は高い値のグループになります。同じコードブックを使用して、プレーンテキストメッセージをコード化されたメッセージまたは「コードテキスト」に「エンコード」したり、コードテキストをプレーンテキストメッセージに「デコード」したりできます。

暗号解読者の作業をさらに困難にするため、暗号作成者はコードグループと対応する平文の順序との間に予測可能な関係を持たないコードを設計した。実際には、これは 2 つのコードブックが必要になったことを意味しており、1 つはエンコード用のコードグループを見つけるためのもので、もう 1 つはコードグループを検索してデコード用の平文を見つけるためのものである。このような「2 部構成」のコードは開発に手間がかかり、配布 (および交換時に安全に破棄) にも 2 倍の手間がかかるが、解読はより困難であった。1917年 1 月のツィンメルマン電報では、10,000 以上のフレーズと単語を含むドイツの外交用 2 部構成コード「0075」が使用されていた。^[3]

ワンタイム コードとは、単純なメッセージを伝えるために一度だけ使用されることを意図した、あらかじめ決められた単語、フレーズ、またはシンボルです。多くの場合、これは何らかの計画を実行または中止するか、計画が成功したか失敗したかを確認する合図となります。ワンタイム コードは、一見無害な会話に含まれるように設計されることがよくあります。適切に実行されれば、検出することはほぼ不可能ですが、すでに疑いを抱かせている人物の通信を監視している訓練を受けたアナリストは、「バーサおばさんが陣痛を起こした」などのコメントが不吉な意味を持つと認識できる可能性があります。ワンタイム コードの有名な例は次のとおりです。

• 聖書では、ヨナタンは父サウル王から身を隠すダビデと事前に約束事を交わしている。弓術の練習中に、ヨナタンが矢を回収する召使に「矢はこっち側にある」と言えばダビデは安全に宮廷に戻れるが、「矢は向こう側にある」と命令されればダビデは逃げなければならない。^[4]
• 「ポール・リビアの騎行」の「陸路なら1人、海路なら2人」はヘンリー・ワズワース・ロングフェローの詩で有名になった。
• 「新高山に登れ」 -真珠湾攻撃開始の日本軍機への合図
• 第二次世界大戦中、英国放送協会の海外放送では、通常の放送スケジュールに「個人的なメッセージ」が頻繁に含まれていました。アナウンサーが読み上げる一見意味不明な一連のメッセージは、実際には敵陣の背後で活動する特殊作戦執行部(SOE) のエージェント向けの 1 回限りのコードでした。たとえば、「王女は赤い靴を履いている」や「ミミの猫はテーブルの下で眠っている」などです。各コード メッセージは 2 回読み上げられました。このような手段で、フランス レジスタンスはD デイの前夜に鉄道やその他の交通機関への破壊活動を開始するよう指示されました。
• 「スペイン全土の空は晴れ」は、1936年7月17日にスペインで民族主義的な軍事反乱を開始する合図（ラジオ放送）でした。

時には、メッセージは事前に準備されておらず、できれば受信者だけが知っている共有知識に依存することがあります。一例として、当時ポツダム会談でソ連のヨシフ・スターリン首相と会談していたハリー・トルーマン米大統領に送られた電報があり、トルーマン大統領に原子爆弾の初の成功した実験を知らせています。

「今朝手術を受けました。診断はまだ完了していませんが、結果は満足のいくもので、すでに期待を超えています。関心は遠方にも及んでいるため、地元でのプレスリリースが必要です。グローブス医師は喜んでいます。明日戻ってきます。またお知らせします。」

ワンタイムパッドも参照してください。これは無関係な暗号アルゴリズムです。

イディオットコードとは、それを使用する当事者によって作成されるコードです。このタイプの通信は、戦場で軍隊が使用する手信号に似ています。

例: 「昼」と「夜」が使われている文はすべて「攻撃」を意味します。次の文で言及されている場所は、攻撃される場所を指定します。

• プレーンテキスト:攻撃X。
• コードテキスト:昼も夜も通りを歩き回りましたが、見つけられませんでした。明日は X に向かいます。

この用語の初期の使用例は、ロバート・A・ハインラインのSF小説『金曜日』 ^[5]の登場人物、ジョルジュ・ペローによるものと思われる。

最も単純な種類のコードであり、したがって解読不可能です。最初の広告は、関係者に 7 番を実行するか、7 番を期待するか、または 7 番として指定された何かについて何かを告げていました。この広告は、コード項目 10 に関して同じことを言っています。しかし、統計分析によって数字の意味を推測することはできません。なぜなら、コードは、有用な統計的世界に到達するずっと前に変更される可能性があるからです。これは愚かなコードです... そして、ユーザーが井戸にあまり頻繁に行かないという良識を持っている限り、愚かなコードは決して解読できません。

テロリズムの専門家マグナス・ランストルプは、 9月11日の米国攻撃を実行した男たちは、計画を議論するために基本的な電子メールと彼が「白痴コード」と呼ぶものを使用していたと述べた。 ^[6]

単一アルファベット置換暗号を解読するのは簡単ですが、単純なコードでさえ解読するのは困難です。コード化されたメッセージを解読することは、外国語で書かれた文書を翻訳しようとすることに少し似ており、基本的にコードグループとそれが表す平文の単語の「辞書」を構築する作業になります。

単純なコードの特徴の 1 つは、英語の「the」や「a」のように、一部の単語が他の単語よりも一般的であるという事実です。電信メッセージでは、「STOP」(つまり、文または段落の終わり) のコード グループは通常非常に一般的です。これは、意味ではなくとも、文の観点からメッセージ構造を定義するのに役立ち、暗号解読に役立ちます。

同じコードで暗号化された多くのコードテキストを収集し、他の情報源からの情報を使用することで、コードに対するさらなる進歩を遂げることができます。

• スパイ
• 新聞
• 外交カクテルパーティーでの会話
• メッセージが送信された場所
• どこに送信されていたか（トラフィック分析）
• メッセージが送信された時刻、
• メッセージが送信される前と後に発生したイベント
• 暗号化されたメッセージを送信する人々の通常の習慣
• 等

たとえば、特定のコード グループが特定の軍隊からのメッセージにのみ見られ、他のどこにも見られない場合は、その軍隊の指揮官を示している可能性があります。特定の場所への攻撃に先立つメッセージに表示されるコード グループは、その場所を表している可能性があります。

クリブは、コードグループの定義をすぐに明らかにする可能性があります。コードグループが決定されると、コンテキストと推測から明らかになるコードグループが徐々に増え、臨界質量が蓄積されます。1 部構成のコードは、2 部構成のコードよりも推測の影響を受けやすくなります。1 部構成のコードのコード番号「26839」が「ブルドーザー」を表すと決定された場合、より低いコード番号「17598」は「a」または「b」で始まるプレーンテキストの単語を表す可能性が高いためです。少なくとも、単純な 1 部構成のコードの場合はそうです。

さまざまなトリックを使用して、暗号化されたメッセージに情報を「植え付ける」または「まき散らす」ことができます。たとえば、特定の時間と場所で敵に対して襲撃を実行し、襲撃後に送信されたコード メッセージを調べることができます。コーディング エラーは、コードを調べるための特に便利な手がかりです。人は確実にエラーを犯し、時には悲惨なエラーを起こすことがあります。データの植え付けとエラーの悪用は、暗号に対しても有効です。

• 最も明白で、少なくとも原理的には最も単純な暗号解読方法は、賄賂、強盗、または襲撃隊を通じてコードブックを盗むことです。この手順は「実用的な暗号」というフレーズで称賛されることもあります。これはコードと暗号の両方の弱点ですが、コードブックは一般に暗号キーよりも大きく、より長く使用されます。優れたコードは暗号よりも解読が難しいかもしれませんが、コードブックを作成して配布する必要があることは深刻な問題です。

新しいコードを構築することは、新しい言語を構築し、その言語用の辞書を書くことに似ています。コンピューターが登場する前は、特に大変な作業でした。コードが侵害された場合、作業全体を最初からやり直す必要があり、暗号作成者とコード ユーザーの両方にとって大変な作業になります。実際には、コードが広く使用されていたときは、暗号解読者を困惑させ、盗まれたりコピーされたりしたコードブックの有効期間を制限するために、コードは通常、定期的に変更されていました。

いったんコードが作成されると、コードブックの配布はロジスティック的に不便で、コードが危険にさらされる可能性が高くなります。「3 人が秘密を守れるのは、そのうち 2 人が死んでからである」という諺があります (ベンジャミン フランクリン - Wikiquote)。これは誇張かもしれませんが、秘密は複数の人々で共有すると守るのが難しくなります。コードは、少数の注意深い人々だけが使用する場合は、かなり安全であると考えられますが、軍隊全体が同じコードブックを使用すると、セキュリティははるかに難しくなります。

対照的に、暗号のセキュリティは一般に暗号鍵の保護に依存します。暗号鍵は盗まれたり、裏切られたりする可能性がありますが、変更したり配布したりするのははるかに簡単です。

暗号解読の難しさを高めるために、メッセージを最初にエンコードしてから暗号化するのが一般的でした。数値コードの場合、これは通常「加法」によって行われました。加法とは、コード グループに 10 を法として 1 桁ずつ追加される長いキー番号のことです。コードブックとは異なり、加法は頻繁に変更されました。有名な日本海軍のコードであるJN-25 は、この設計でした。

• カーン、デイビッド(1996)。『暗号解読者：古代からインターネットまでの秘密通信の包括的歴史』スクリブナー。
• ピックオーバー、クリフ（2000年）。『クリプトルーン：コードと秘密の書き込み』。ポメグラネート・コミュニケーションズ。ISBN 978-0-7649-1251-1。
• Boak, David G. (1973 年 7 月) [1966]。「コード」(PDF)。米国通信セキュリティの歴史、David G. Boak 講演会、第 1 巻(2015 年機密解除レビュー版)。Ft. George G. Meade、MD: 米国国家安全保障局。pp. 21–32。2017年 4 月 23 日閲覧。
• アメリカ陸軍の野戦法規、第一次世界大戦中のアメリカ遠征軍、ウィリアム・フリードマン、米国陸軍省、1942 年 6 月。付録には「野球法規」を含む多くの例が掲載されている (p. 254)。

• 暗号
• コード、より一般的なコミュニケーションの意味
• トレンチコード
• JN-25
• ツィンメルマン電報
• コードトーカー

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