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エニグマ暗号システムの解読により、第二次世界大戦中の西側連合国は、エニグマ暗号機を使用して暗号化された枢軸国のモールス信号による無線通信の膨大な量を読み取ることができました。これにより軍事情報が得られ、解読された他の枢軸国の無線およびテレタイプ通信から得られた情報とともに、コード名「ウルトラ」が付けられました。
エニグマ暗号機はローター式スクランブラーを備えた携帯型暗号機の一種であった。[1]適切な操作手順が適切に実施されていれば、当時の連合国にとってプラグボード型エニグマ暗号機は解読不可能なものであったはずである。[2] [3] [4]
ドイツのプラグボードを備えたエニグマは、ドイツ帝国、後に他の枢軸国の主要な暗号システムとなった。1932年12月、ポーランド参謀本部暗号局の数学者マリアン・レイェフスキが、数学的順列群理論と、ドイツのスパイから得たフランス提供の諜報資料を組み合わせてエニグマを解読した[5] 。1938年までにレイェフスキは暗号爆弾と呼ばれる装置を発明し、ヘンリク・ジガルスキは暗号解読をより効率的にするためのシートを考案した。第二次世界大戦勃発の5週間前、1939年7月下旬、ワルシャワのすぐ南で行われた会議で、ポーランド暗号局はエニグマ解読の手法と技術をフランスとイギリスと共有した。
ドイツ軍のポーランド侵攻中、ポーランド暗号局の中核職員はルーマニア経由でフランスに避難し、そこでフランスの施設の支援を受けてPC ブルーノ信号諜報局を設立しました。ポーランド、フランス、イギリス間の協力は、フランスがドイツに 降伏した1940 年 6 月まで続きました。
この始まりから、ブレッチリー・パークにある英国政府暗号学校は、広範な暗号解読能力を築き上げた。当初は、ドイツ海軍がエニグマの使用にはるかに安全な手順を採用していたため、解読は主にドイツ空軍と少数のドイツ陸軍のメッセージであった。ケンブリッジ大学の数学者で論理学者のアラン・チューリングは、ドイツのエニグマ暗号の解読に使用されたポーランドの暗号爆弾の改良につながる独創的な考えの多くを提供した。しかし、ドイツ海軍はUボート用に4つ目のローターを備えたエニグマバージョンを導入したため、これらのメッセージを解読できない期間が長く続いた。暗号鍵が捕獲され、はるかに高速な米海軍の爆弾が使用されたことで、Uボートのメッセージの定期的かつ迅速な読み取りが再開された。
一般原則
エニグマ暗号機は多字体換字式暗号を生成した。第一次世界大戦中、数カ国の発明家は、繰り返しパターンを含まない完全にランダムなキーシーケンスを使用すれば、多字体換字式暗号は原理的に解読不可能になることを認識した。[6]この認識から、ローターマシンが開発され、入力装置と出力装置の間で文字ごとに電気経路を変更する一連のローターからなるスクランブラーによって、平文の各文字を変更して暗号文を生成する。この電気経路の絶え間ない変更により、パターン（キーシーケンスまたは換字アルファベット）が繰り返されるまでの期間が非常に長くなる。
暗号化されたメッセージの解読には3つの段階があるが、その定義は当時と現代の暗号技術では多少異なっていた。[7]まず、使用中のシステム（この場合はエニグマ）の識別、2番目に暗号化がどのように行われているかを正確に突き止めてシステムを破ること、そして3番目に解読 であり、これには機械が個々のメッセージ用に設定された方法、つまりメッセージキーを見つけることが含まれる。[8]今日では、攻撃者は暗号化プロセスの仕組みを知っていると想定されることが多く（ケルクホフの原理を参照）、解読はキーの解読によく使用される。しかし、エニグマ機械には潜在的な内部配線状態が多々あったため、特定の設定に関係なく機械を再構築することは非常に困難な作業であった。
エニグマ機械
エニグマのローターマシンは潜在的に優れたシステムでした。このマシンは、同じキーで送信されるどのメッセージまたはメッセージセットよりもずっと長い、置換アルファベットの繰り返し前のピリオドを備えた多アルファベット置換暗号を生成しました。
しかし、このシステムの主な弱点は、文字をそれ自体に暗号化できないことでした。つまり、暗号文と推定される平文の両方に同じ文字が同じ場所に表示されるため、いくつかの可能な解がすぐに排除される可能性があるということです。推定される平文Keine besonderen Ereignisse (文字通り「特別な出来事なし」、おそらく「報告することはない」と訳した方がよいでしょう。北アフリカのドイツ前哨基地でよく使われるフレーズ) を暗号文の一部と比較すると、次のようになります。
構造
エニグマの機構は、電池に接続されたキーボードと、スクランブラーの右端にある電流入力プレートまたはホイール（ドイツ語：Eintrittswalze ）で構成されていました（軍用バージョンでは通常、プラグボード経由）。 [9]これには、右側のローターにある26個のバネ式ピンのセットと電気的に接続する26個の接点のセットが含まれていました。各ローターのコアの内部配線は、一方のピンからもう一方のさまざまな接続ポイントへの電気経路を提供しました。各ローターの左側は、その左側のローターと電気的に接続しました。次に、左端のローターは反射鏡（ドイツ語：Umkehrwalze）と接触しました。反射鏡は、電流をスクランブラーのローターに戻し、最終的に文字の下のランプが点灯するランプボードに戻すための13対の接続のセットを提供しました。[10]
キーボードのキーが押されるたびに、ステップ動作が作動し、右端のローターが 1 つずつ前進します。キーが押されるたびにローターが動くため、高速ローターと呼ばれることもあります。そのローターのノッチが中央のローターの爪とかみ合うと、そのローターも動きます。同様に、左端 (「低速」) のローターも動きます。
各スクランブラーローター内の接続、およびエントリープレートとキーボード、プラグボード、ランプボード間の接続には、膨大な数の方法があります。反射板の場合、配線の選択肢は少ないですが、それでも多数の選択肢があります。[11]
各スクランブラー ローターは、26 の開始位置 (アルファベットの任意の文字) のいずれかに設定できます。ローターが 3 つしかないエニグマ マシンの場合、スクランブラー内の順序 (連合国の暗号解読者の間ではホイール順序 (WO)として知られていました) は、可能な 6 つの順序から選択できます。
後期のエニグマモデルには、各ローターのコアの周りにタイヤのようなアルファベットリングが取り付けられていた。これはローターのコアに対して26の位置のいずれかに設定可能だった。リングには1つ以上のノッチがあり、爪と噛み合って次のローターを左に進めた。[12]
その後、スクランブラー用の 3 つのローターは、5 つのローターのセットから選択されましたが、ドイツ海軍の場合は 8 つのローターがありました。ローター VI、VII、VIII のアルファベット リングには 2 つのノッチがあり、置換アルファベットの周期は短くなりましたが、解読はより困難になりました。
軍用エニグマの大半にはプラグボード（ドイツ語：Steckerbrett）も搭載されていた。これにより、キーボードとスクランブラーの入力ホイール間の電気経路が変更され、反対方向には、スクランブラーとランプボード間の電気経路が変更された。これは文字を相互に交換することで行われ、A をGに接続した場合、キーA を押すとスクランブラーのG の位置で電流が流れ、Gを押すと電流はAから流れ込む。ランプパネルに流れる電流にも同じ接続が適用された。
ドイツ軍のエニグマメッセージを解読するには、以下の情報を知る必要があります。
マシンの論理構造（不変）
- キーボード (およびランプボード) とエントリー プレート間の配線。
- 各ローターの配線。
- ローターのリング上のターンオーバーノッチの数と位置。
- 反射鏡の配線。
内部設定（通常は外部設定よりも変更頻度が低い）
- 使用中のローターの選択とスピンドル上の順序 ( Walzenlageまたは「ホイール順序」)。
- 使用中の各ローターのコアに対するアルファベット リングの位置 ( Ringstellungまたは「リング設定」)。
外部設定（通常は内部設定よりも頻繁に変更されます）
- プラグボード接続 ( Steckerverbindungenまたは「stecker 値」)。
- ローターはメッセージのテキストの暗号化の開始位置に配置されます。
機械の論理構造を発見することを「破壊」と呼び、機械に変更や追加が加えられた場合を除いて、1回限りのプロセスです。1つ以上のメッセージの内部および外部設定を見つけることを「解決」と呼ぶことがあります[13]。ただし、このプロセスでも破壊という言葉がよく使われます。
セキュリティ特性
様々なエニグマのモデルは、それぞれ異なるレベルのセキュリティを提供した。プラグボード（ステッカーブレット）の存在により、暗号化のセキュリティは大幅に向上した。プラグボードのリードで接続された文字のペアはステッカーパートナーと呼ばれ、接続されていない文字はセルフステッカーと呼ばれた。[14]一般に、ステッカーなしのエニグマは商業および外交通信に使用され、手作業で比較的簡単に解読できたが、プラグボードを使用したバージョンを解読するのははるかに困難だった。イギリス軍はスペイン内戦中に送信されたステッカーなしのエニグマのメッセージを解読し、[15]第二次世界大戦初期に暗号化されたイタリア海軍の通信も解読した。
エニグマ暗号機によって生成された暗号のセキュリティの強さは、スクランブル処理に関連する大きな数字によってもたらされました。
- これは、最長メッセージの長さの何倍ものピリオド ( 16,900 )を持つ多アルファベット置換暗号を生成しました。
- 3 ローター スクランブラーは 26 × 26 × 26 = 17 576通りの設定が可能で、4 ローター スクランブラーは 26 × 17 576 = 456 976通りの設定が可能です。
- プラグボードにLのリード線が付いている場合、文字のペアを交換できる方法の数は
- L =6の場合、組み合わせの数は100 391 791 500（1000億）[16]であり、10個のリードの場合は150 738 274 937 250（151兆）[17]であった。
しかし、ドイツ人によるエニグマの使用方法では、1日の設定（または設定シートの各行で表される期間）が確立されると、その日のそのネットワークの残りのメッセージはすぐに解読される可能性があります。[18]
エニグマ暗号のセキュリティには、暗号解読者にとって有利となる根本的な弱点がありました。
- リフレクタのおかげで、文字はそれ自身に暗号化されることはない。 [19]この特性は、クリブ（暗号文のどこかにあると考えられる平文の短い部分）を使用する際に非常に役立ち、特定の位置にあるクリブを排除するために使用できる。可能性のある位置について、クリブ内のいずれかの文字が暗号文の同じ位置にある文字と一致する場合、その位置は除外できる。[20]英国の数学者で論理学者の アラン・チューリングが英国のボンベを設計する際に利用したのは、まさにこの特性であった。
- プラグボードの接続は相互的であるため、AをNに接続すると、Nも同様にAになります。この特性により、ブレッチリー・パークの数学者ゴードン・ウェルチマンは、ボンベに斜めのボードを導入することを提案し、ボンベで見つかったローターの誤った設定の数を大幅に減らしました。[21]
- ローターIからVのアルファベットリングの刻み目は異なる位置にあり、暗号解読者は中央のローターが右側のローターによって裏返されるタイミングを観察することでホイールの順序を解読することができた。 [22]
- 一部のエニグマバージョンの使用方法には、ポリシーと実践の両方において弱点がありました。[説明が必要]
- 重要な資料が予告なしに公開されました。[説明が必要]
キー設定
エニグマは対称的（または自己反転的）であるという操作上の大きな利便性を特徴としていました。つまり、解読は暗号化と同じように機能し、暗号文を入力すると、点灯するランプの順序によって平文が生成されました。
送信側と受信側のマシンを同一に設定するには、キー設定手順を使用しました。この手順は、時期やネットワークによって異なりました。設定シートはコードブック[23] [24]に設定シートが含まれており、これはネットワークのすべてのユーザーに配布され、定期的に変更されました。メッセージキーは、メッセージプリアンブルの一部としてインジケーター [25] で送信されました。キーという言葉は、ブレッチリーパークでも同じエニグマ設定シートを使用するネットワークを表すために使用されました。最初は色鉛筆を使用して記録され、赤、水色などの名前が付けられ、後にチョウゲンボウなどの鳥の名前が付けられました。[26]第二次世界大戦中、ほとんどのネットワークの設定は24時間持続しましたが、戦争の終わり頃にはより頻繁に変更されるようになりました。[27]シートには、月の各日に使用するローターとその位置、リングの位置、プラグボードの接続を指定する列がありました。セキュリティ上の理由から、日付はページの下に向かって逆年代順に並べられており、各行は読み終わったら切り取って破棄できるようになっている。[28]
1938 年 9 月 15 日まで、[30]送信オペレータは受信オペレータにローターの設定方法を指示し、3 文字のメッセージ キー(そのメッセージに固有のキー) を選択し、指定された初期リング位置 ( Grundstellung ) を使用して 2 回暗号化していました。結果として得られる 6 文字のインジケータは、メッセージの暗号化されたテキストの前に送信されました。[31]指定されたGrundstellungがRAOで、選択された 3 文字のメッセージ キーがIHLであるとすると、オペレータはローターをRAOに設定し、IHL を2 回暗号化します。結果として得られる暗号文DQYQQTが送信され、その時点でローターがメッセージ キー ( IHL )に変更され、メッセージ自体が暗号化されます。受信オペレータは指定されたGrundstellung RAO を使用して最初の 6 文字を解読し、IHLIHLを生成します。受信側のオペレーターは、繰り返されるメッセージ キーを見ると、破損がなかったことがわかり、IHLを使用してメッセージを解読します。
このインジケーター手順の弱点は、2つの要素から生じた。1つ目は、グローバルGrundstellungの使用である。これは1938年9月に変更され、オペレーターはメッセージキーを暗号化するために初期位置を選択し、初期位置を平文で送信し、その後に暗号化されたメッセージキーを送信するようになった。2つ目の問題は、インジケーター内でのメッセージキーの繰り返しであり、これは重大なセキュリティ上の欠陥であった。[32]メッセージ設定は2回エンコードされたため、1番目と4番目、2番目と5番目、3番目と6番目の文字の間に関係が生じていた。このセキュリティ上の問題により、ポーランド暗号局は1932年には早くも戦前のエニグマシステムを破ることができた。1940年5月1日、ドイツ人は手順を変更し、メッセージキーを1度だけ暗号化するようにした。
英国の取り組み
1927年、英国は市販のエニグマを公然と購入した。その動作は解析され、報告された。英国の一流暗号学者ディリー・ノックス（第一次世界大戦および英国海軍第40号室の暗号解読活動の退役軍人）は解読に取り組んだが、練習用に持っていたのは自分で生成したメッセージだけだった。ドイツがスペイン内戦でナショナリスト側に改造した市販のマシンを供給し、イタリア海軍（やはりナショナリストを支援していた）がプラグボードのない市販のエニグマのバージョンを使用していたため、英国はラジオ放送のメッセージを傍受することができた。1937年4月[33]、ノックスはローターの配線を発見するためにボタンアップと呼ぶ手法[34]と、メッセージを解読するためにロッディングと呼ぶ別の手法を使用して、エニグマ暗号の最初の解読を行った。[35]これは、一度に限られた数の間隔を空けた文字しか生成できないため、 クリブとイタリア語のクロスワードパズル解答者の専門知識に大きく依存していました。
イギリスは軍用エニグマ暗号機を使用していたドイツが放送したメッセージを読むことができなかった。[36]
ポーランドの躍進
1920年代、ドイツ軍は3ローターのエニグマを使い始め、1930年にはプラグボードを追加してセキュリティを強化した。[37]ポーランド暗号局は、ポーランドがドイツの脅威に直面していたため、これを解読しようとしたが、初期の試みは成功しなかった。数学者は、以前にロシアの暗号やコードを解読するのに大きな貢献をしており、1929年初頭、ポーランド暗号局は、ポズナン大学の数学者を暗号学のコースに招待した。この地域は第一次世界大戦後にドイツから解放されたばかりだったため、彼らはドイツ語に精通していた。[38]
コース終了後、局はポズナンに設立された局支部でパートタイムで働く学生を何人か募集した。1932年9月1日、27歳の数学者マリアン・レイェフスキと、同じくポズナン大学で数学を学んだヘンリク・ジガルスキとイェジ・ロジツキの2人がワルシャワの局に雇われた。[39]彼らの最初の仕事は4文字のドイツ海軍暗号を再構築することだった。[40]
1932年の終わりごろ、レイェフスキはエニグマ暗号を解読するために1日2時間ほど働くよう依頼された。彼の作業は1932年10月下旬か11月上旬に始まったと思われる。[41]
レイェフスキーの特性法
マリアン・レイェフスキは、ネットワーク上の 1 日のすべてのメッセージに対して単一のインジケータ設定 ( Grundstellung ) を指定し、オペレーターが選択したメッセージ キーを暗号化された 6 文字のインジケータで繰り返すという、ドイツ人の主要な手順上の弱点をすぐに見抜きました。これらの手順上の誤りにより、レイェフスキはマシンの配線をまったく知らなくてもメッセージ キーを解読できました。暗号化されたインジケータがDQYQQTである上記の例では、最初の文字Dと 4 番目の文字Q は同じ文字を表し、スクランブラー シーケンスで 3 つの位置を離して暗号化されていることがわかっています。同様に、 QとQ は2 番目と 5 番目の位置にあり、YとT は3 番目と 6 番目の位置にあります。レイェフスキはこの事実を利用して、同じインジケータ設定で暗号化された十分な数のメッセージを集め、1、4、2、5、3、6 のペアの 3 つのテーブルを組み立てました。これらのテーブルはそれぞれ、次のようになります。
ある最初の文字からそれに対応する4番目の文字へのパス、そしてその文字を最初の文字としてそれに対応する4番目の文字へ、というように最初の文字が繰り返されるまで、サイクルグループを描きます。[42]次の表には6つのサイクルグループが含まれています。
レイェフスキは、サイクル グループは同じ長さの別のグループとペアになる必要があることを認識していました。レイェフスキはローター配線やプラグボードの順列を知りませんでしたが、ドイツのミスにより、可能な置換暗号の数を少数に減らすことができました。上記の 1,4 のペアリングの場合、位置 1 と 4 の置換暗号の可能性は 1×3×9=27しかありません。
Rejewski は、暗号係の怠慢も利用しました。多数のメッセージが複数の暗号係によって暗号化されましたが、それらのメッセージの一部には同じ暗号化されたインジケータがありました。つまり、両方の暗号係が偶然同じ 3 文字の開始位置を選択したということです。ランダムに選択された開始位置ではこのような衝突はまれですが、怠惰な暗号係は「AAA」、「BBB」、または「CCC」などの開始位置を選択することがよくありました。これらのセキュリティ上のミスにより、Rejewski はインジケータの暗号化に使用された 6 つの順列をそれぞれ解読することができました。
この解決法は驚くべき偉業でした。レイェフスキはプラグボードの順列やローターの配線を知らずにそれを成し遂げました。6 つの順列を解決した後でも、レイェフスキはプラグボードの設定方法やローターの位置を知りませんでした。また、6 つの順列を知っていても、レイェフスキはメッセージを読み取ることができませんでした。
スパイとローター配線
レイェフスキがエニグマの解読に着手する以前、フランスにはハンス＝ティロ・シュミットというスパイがいた。シュミットはベルリンのドイツ暗号局に勤務し、エニグマの文書にアクセスしていた。それらの文書の助けがあっても、フランスはエニグマの解読に進展をもたらさなかった。フランスは、その資料をイギリスとポーランドの同盟国と共有することを決定した。1931年12月の会議で、フランスはポーランド暗号局長のグウィド・ランガーにエニグマの資料のコピーを提供した。ランガーはフランスにさらなる資料を要求し、フランス軍事情報部のギュスターヴ・ベルトランはすぐに応じ、ベルトランは1932年5月と9月にさらなる資料を提供した。[43]その資料には、2つのドイツ語のマニュアルと2ページのエニグマの日常的な鍵が含まれていた。[44] [45]
1932年12月、暗号局はレイェフスキにドイツ語のマニュアルと月ごとの鍵を提供した。この資料によりレイェフスキは順列と群の理論を用いてエニグマのスクランブラー配線を解読し、 「暗号史上最も重要なブレークスルーの1つ」[46]を達成することができた。 [47] [48]
レイェフスキは、1 日の暗号トラフィックを調べて、インジケーターを暗号化するのに使用される 6 つの連続位置の順列を解くことができました。レイェフスキはその日の暗号キーを持っていたので、プラグボードの順列を知っていて、それを因数分解することができました。彼はキーボードの順列が商用のエニグマと同じであると想定し、それを因数分解しました。彼はローターの順序、リングの設定、開始位置を知っていました。彼は、左側の 2 つのローターが動かないと仮定して、右端のローターの配線を解くことができる一連の方程式を作成しました。[49]
彼は方程式を解こうとしたが、矛盾した結果に終わった。しばらく考えた後、彼は自分の仮定の 1 つが間違っているに違いないということに気づいた。
レイェフスキは、軍用エニグマのキーボードと入力リングの接続が、商用エニグマのようにドイツのタイプライターのキーの順序ではないことを発見した。彼はそれがアルファベット順であると正しく推測した。[50]イギリスのディリー・ノックスは、1939年7月にその配列が非常に単純であることを知って驚いた。[51] [52]
この新しい仮定により、Rejewski は右端のローターの配線を解くことに成功しました。翌月の暗号トラフィックでは右端の位置に別のローターが使用されていたため、Rejewski は同じ方程式を使用して配線を解きました。これらのローターが判明したことで、残りの 3 番目のローターとリフレクター配線が判明しました。Rejewski は、リバース エンジニアリングのためにローターを 1 つもキャプチャすることなく、マシンの論理構造を解明しました。
ポーランド暗号局はその後、エニグマ暗号機のレプリカをいくつか製作しました。このレプリカは「エニグマダブル」と呼ばれていました。
グリル法
ポーランド人は、マシンの配線の秘密を手に入れたが、暗号トラフィックの毎日のキーをまだ特定する必要があった。ポーランド人は、エニグマのトラフィックを調べ、特性法を使用して、インジケーターに使用される 6 つの順列を特定した。次に、グリル法を使用して、右端のローターとその位置を特定した。この検索はプラグボードの順列によって複雑になるが、その順列は 6 組の文字を入れ替えるだけであり、検索を妨害するほどではない。グリル法は、プラグボードの配線も特定した。グリル法は、中央と左のローターとその設定を特定するのにも使用できた (プラグボードがなかったため、これらのタスクはより簡単だった) が、ポーランド人は最終的に、3×2×26×26=4056通りの可能なQ順列 (リフレクターと 2 つの左端のローター順列) のカタログを作成したので、答えを調べるだけで済んだ。
デイリーキーの唯一の秘密はリング設定であり、ポーランド人はその問題を力ずくで攻撃するだろう。ほとんどのメッセージは「ANX」という3文字で始まる（anはドイツ語で「to」を意味し、「X」文字はスペースとして使用される）。約26×26×26=17576回の試行が必要になるかもしれないが、それは実行可能だった。リング設定が見つかると、ポーランド人はその日のトラフィックを読み取ることができる。
ドイツ軍は当初、ポーランド軍にとって楽なやり方をとった。ローターの順序は四半期ごとにしか変更されなかったため、ポーランド軍はローターの順序を探す必要がなかった。後にドイツ軍は毎月変更したが、これも大きな問題にはならなかった。最終的にドイツ軍はローターの順序を毎日変更するようになり、戦争末期（ポーランドが制圧された後）にはローターの順序が日中に変更されることもあった。
ドイツ人が安全対策を改善し続けるのと同様に、ポーランド人も技術を改良し続けました。
不変サイクル長とカードカタログ
レイェフスキは、サイクルグループ内の文字はプラグボードによって変更されたが、サイクルの数と長さは影響を受けないことに気づいた。上記の例では、長さが9、9、3、3、1、1の6つのサイクルグループである。彼はこの不変の構造をインジケータ設定の特性として説明した。 [疑わしい–議論する]ローター設定の可能な数は105,456だけだった。[53] [54]そこでポーランド人はこれらのサイクルパターンのカードカタログの作成に着手した。 [55]
サイクル長法では、グリルを使用しません。カード カタログには、すべての開始位置のサイクル長がインデックスされます (インジケーターを暗号化している間に発生したターンオーバーを除く)。その日のトラフィックを調べて、順列のサイクルを見つけます。カード カタログを参照して、可能な開始位置を見つけます。サイクル長の組み合わせはおよそ 100 万通りありますが、開始位置は 105,456 通りしかありません。開始位置を見つけたら、ポーランド人はエニグマ ダブルを使用して、プラグボードなしでその開始位置のサイクルを決定します。次に、ポーランド人はそれらのサイクルを (未知の) プラグボードでのサイクルと比較し、プラグボードの順列 (単純な置換暗号) を解きます。次に、ポーランド人は ANX 法を使用して、リング設定の残りの秘密を見つけます。
問題は、膨大なカードカタログをまとめることだった。
レイェフスキは1934年か1935年にカタログ作成を容易にする機械を考案し、それをサイクロメーターと名付けた。これは「2組のローターで構成され、電流が流れるワイヤーで接続されていた。2組目のローターNは1組目のローターNに対して3文字位相がずれていたが、2組目のローターLとMは常に1組目のローターLとMと同じように設定されていた」[56] 。サイクロメーターを使用したこのカタログの作成は「骨が折れ、1年以上かかったが、完成すると、毎日のキーを取得するのは[約15]分の問題だった」とレイェフスキは述べている[57] 。
しかし、1937年11月1日、ドイツ軍はエニグマの反射鏡を交換したため、新しいカタログの作成が必要になった。「[レイェフスキ氏によると]その作業は、我々の豊富な経験のおかげで、おそらく1年弱で完了した」[57] 。
この特性方法は、1937年5月1日にドイツ海軍のエニグマメッセージでは機能しなくなった。このとき、指示手順は特別なコードブックを使用するものに変更されたからである（下記のドイツ海軍の3ローターエニグマを参照）。[58]さらに悪いことに、1938年9月15日にはドイツ陸軍とドイツ空軍のメッセージでも機能しなくなった。これは、オペレーターが各メッセージに対して独自のGrundstellung（初期ローター設定）を選択する必要が生じたためである。ドイツ陸軍のメッセージキーは依然として二重暗号化されていたが、その日のキーは同じ初期設定で二重暗号化されなかったため、特性はもはや発見または利用することができなかった。
穴あきシート
特性法はもはや機能しなかったが、暗号化されたメッセージキーを2度含めることで、暗号解読者ヘンリク・ジガルスキーが利用できる現象が発生した。メッセージキー内の繰り返し文字の1つが、2度とも同じ文字に暗号化されることがあった（8通に1通程度）。こうした現象はサミチキ[59]（英語では女性、後にブレッチリー・パークで使用された用語）と呼ばれた。[60] [61]
スクランブラーの設定には限られた数しかなく、これらはカードカタログから特定可能だった。暗号文の最初の6文字がS ZV S IKであれば1–4女性、W H OE H Sであれば2–5女性、AS W CR Wであれば3–6女性と呼ばれる。この方法はNetz（Netzverfahren「網方式」に由来）またはジガルスキーが考案した穴あきシートを使用したことからジガルスキーシート方式と呼ばれたが、ブレッチリー・パークではセキュリティ上の理由からジガルスキーの名前は使われなかった。[62]成功するには1日のメッセージから約10人の女性が必要だった。
これらのシートは、ホイール順序の6つの可能なシーケンスごとに26枚セットでした。各シートは左側（最も遅く動く）ローター用でした。シート上の51×51のマトリックスは、中央および右側のローターの676の可能な開始位置を表しています。シートには、メスが発生する可能性のある位置に約1000個の穴がありました。[63]その日のメッセージのシートセットは、穴あきシート装置で適切に重ねて配置されました。Rejewskiは、この装置の操作方法について次のように書いています。
厳密に定義されたプログラムに従って、シートを重ねて適切な順序で適切な方法で動かすと、目に見える開口部の数は徐々に減少しました。そして、十分な量のデータが得られれば、最終的に1つの開口部が残り、おそらく正しいケース、つまり解決策に対応します。開口部の位置から、ローターの順序、リングの設定を計算し、暗号キーの文字をマシンの文字と比較することで、同様に順列S、つまり暗号キー全体を計算できます。[64]
シートの穴はカミソリの刃で丹念に切られ、次の大きな挫折までの3か月間で、6輪の注文のうち2輪分のシートしか生産されなかった。[65]
研磨ボンバ
レイェフスキの特性法が役に立たなくなった後、彼はボンバ・クリプトロジックズナ（暗号爆弾）と呼ばれる電気機械装置を発明した。各機械には、繰り返される3文字のキーの6つの位置に対応する6セットのエニグマローターが含まれていた。ジガルスキのシート法と同様に、ボンバは女性の出現に依存していたが、シート法に必要な約10個ではなく3個しか必要なかった。当時考えられていたホイール順序ごとに1つずつ、合計6つのボンバ[66]が構築された。各ボンバは、 17,576 [67]の可能性のあるメッセージキーを徹底的に（ブルートフォース）分析した。
Rejewski 氏はこのデバイスについて次のように書いています。
1938年秋に発明された爆弾方式は、主に日常的な鍵の再構築プロセスの自動化と高速化を目的としていた。各暗号爆弾（1939年9月までにワルシャワのビウロ・シフルフ暗号局向けに6台が製造された）は、基本的に6台のエニグマを電気で動かす集合体であった。これにより約100人の作業員が作業にあたり、鍵の取得時間を約2時間に短縮した。[68]
暗号メッセージはGrundstellung を平文で送信したため、ボンバが一致を見つけると、ローターの順序、ローターの位置、およびリングの設定が明らかになりました。残された秘密はプラグボードの順列だけでした。
大きな挫折
1938年12月15日、ドイツ軍は2つのローター（IVとV）を追加導入し、エニグマの暗号の複雑さを増した。これにより、ホイールオーダーの数は6から60に増加した。 [69]ポーランド人は、2つの新しいローターのどちらも使用していない少数のメッセージしか解読できなかった。彼らには、さらに54個の爆弾を発注したり、58セットのジガルスキーシートを製造したりする資源がなかった。他のエニグマ使用者は、同時に2つの新しいローターを受け取った。しかし、1939年7月1日まで、SSとナチ党の諜報機関である保安局（SD）は、すべてのメッセージに同じインジケーター設定を使用して、古い方法で機械を使用し続けた。これにより、レイェフスキは以前の方法を再利用することができ、その年の変わり目頃には、2つの新しいローターの配線を解明した。[69] 1939年1月1日、ドイツ軍はプラグボードの接続数を5～8個から7～10個に増やし、他の解読方法をさらに困難にした。[57]
レイェフスキは、1979年に第1巻付録1（1979年）の第二次世界大戦における英国諜報部の公式歴史に対する批評の中で次のように書いている。
我々はすぐに[新しいローター]内の[配線]を発見したが、[その]導入により[ローター]の可能な配列の数が6から60に増加し、したがってキーを見つける作業も10倍に増加した。したがって、変化は質的ではなく量的であった。爆弾を操作し、穴あきシートを製造し、シートを操作する人員を大幅に増やさなければならなかっただろう。[70] [71]
第二次世界大戦
ポーランドの開示
1939年に戦争の可能性が高まると、イギリスとフランスはポーランドの独立を脅かす行動があった場合の支援を約束した。[72] 4月、ドイツは1934年1月のドイツ・ポーランド不可侵条約から脱退した。ポーランド参謀本部は、何が起こるかを認識し、エニグマ暗号解読の成果を西側同盟国と共有することを決定した。マリアン・レイェフスキは後に次のように書いている。
「我々がイギリスやフランスと協力することになったのは、（ハリー・ヒンズリーが示唆したように）我々の抱える難しさのためではなく、悪化する政治情勢のためだけだった。もし我々に何の困難もなかったとしても、我々はドイツとの戦いへの貢献として、同盟国と成果を共有していただろうし、あるいは、それ以上にそうしていただろう。」[70] [73]
1939年7月26日と27日のワルシャワ近郊での会議で、ポーランドはフランスとイギリスにエニグマを解読したことを明らかにし、ポーランドが復元したエニグマをそれぞれ1台ずつ、ジガルスキの穴あきシートやレイェフスキの暗号爆弾など、エニグマ解読の技術と装備の詳細とともに提供することを約束した。[74]見返りとして、イギリスは60通りのホイールオーダーすべてに対応するジガルスキシート2セットを準備することを約束した。 [75]ディリー・ノックスはイギリス代表団の一員だった。彼は、ポーランドのシステムがインジケーターの繰り返しに依存していることの脆弱性についてコメントした。なぜなら、それは「いつでもキャンセルされる可能性がある」からである。[76] 8月、ポーランドのエニグマの2つのペアがパリに送られ、そこからギュスターヴ・ベルトランが1台をロンドンに持ち帰り、ヴィクトリア駅でイギリス秘密情報部のスチュワート・メンジーズに渡した。[77]
ブレッチリー・パークの ハット6の責任者となったゴードン・ウェルチマンは次のように書いている。
もし私たちがポーランド人から、ドイツ軍の商用エニグマ暗号機とその操作手順の詳細をぎりぎりのところで知らされていなければ、Hut 6 Ultraは決して成功しなかっただろう。[78]
Hut 3のドイツ空軍部門の責任者となったピーター・カルヴォコレッシは、ポーランドの貢献について次のように書いている。
唯一の議論の余地があるのは、どれほど価値があるかということだ。最も有能な裁判官によれば、それはおそらくエニグマの解読を1年早めた。イギリスはポーランドの技術を採用しなかったが、それによって啓蒙された。[79]
PC ブルーノ
1939年9月5日、暗号局はワルシャワから重要な人員と機材を避難させる準備を始めた。すぐに特別な避難列車、エシュロンFが彼らを東へ、そして南へと輸送した。9月17日に暗号局が同盟国ルーマニアとの国境を越えるよう命令を受けたとき、彼らはすべての機密文書と機材を破壊し、非常に混雑したトラック1台だけを残していた。車両は国境でルーマニアの将校に押収され、軍人と民間人を隔離した。混乱に乗じて、3人の数学者はルーマニア人の指示を無視した。彼らは、収容所でドイツのアプヴェーアとSDが密告者を抱えていたルーマニアの治安警察に特定されるかもしれないと予想した。[80]
数学者たちは最寄りの鉄道駅に行き、両替し、切符を買い、南行きの最初の列車に乗り込んだ。十数時間後、彼らはルーマニアの反対側にあるブカレストに到着した。そこで彼らは英国大使館を訪れた。英国人から「数日後にまた来るように」と言われ、彼らは次にフランス大使館に行き、「ボレクの友人」（ベルトランのポーランド語のコードネーム）と自己紹介し、フランス軍将校と話したいと頼んだ。フランス陸軍大佐がパリに電話をかけ、3人のポーランド人がパリに避難するのを支援するよう指示した。[80]
1939年10月20日、パリ郊外のPCブルーノで、ポーランドの暗号学者たちはブレッチリー・パークと協力してドイツのエニグマ暗号の作業を再開した。[81]
ブルーノ巡査部長とブレッチリー・パーク巡査部は緊密に協力し、エニグマ暗号機を使って安全な電信回線で通信していた。1940年1月、アラン・チューリングはブルーノ巡査部で数日間ポーランド人の同僚と協議した。チューリングはポーランド人に対し、ポーランドから提供された情報をもとにジョン・ジェフリーズがブレッチリー・パークで暗号を解読したジガルスキー暗号一式を持ち込み、1940年1月17日、ポーランド人は1939年10月28日からの戦時中のエニグマ暗号通信に初めて侵入した。[82]その時から1940年6月のフランス陥落まで、連合国が発見したエニグマの鍵の17パーセントがブルーノ巡査部で解読された。[83]
1940年5月10日、ドイツ軍は低地諸国とフランスに対する攻勢を開始する直前に、指示手順に懸念されていた変更を加え、暗号化されたメッセージキーの複製を中止した。これは、ジガルスキーシート法が機能しなくなったことを意味した。[84] [85]代わりに、暗号解読者は、以下に説明する演算子の弱点、特にキリーとヘリベルチップを利用することに頼らざるを得なかった。
6月の独仏休戦後、ポーランドの暗号チームはフランス南部の自由貿易地帯で作業を再開したが[86]、おそらくエニグマには取り組んでいなかった。[87]マリアン・レイェフスキとヘンリク・ジガルスキは、多くの苦労、危険な旅、スペインでの投獄を経て、ついにイギリスにたどり着き、[88]そこでポーランド軍に入隊し、ボックスムーアのポーランド通信施設でドイツSSとSDの手動暗号の解読に従事した。彼らは占領下のフランスにいたため、ブレッチリー・パークでの作業に招くのはリスクが大きすぎると考えられた。[89]
ドイツがヴィシー・フランスを占領した後、 PCブルーノで働いていた数人がドイツ軍に捕らえられた。彼らの一部は劣悪な環境で拘束されていたにもかかわらず、エニグマの解読の秘密を漏らす者はいなかった。[90]
運営上の欠点
エニグマの本来の理想とは程遠い特性は別として、実際のところ、このシステムの最大の弱点は、大量のメッセージとエニグマの使用方法のいくつかであった。この種の暗号化マシンの基本原理は、暗号解読者が予測しにくい一連の変換を提供することである。オペレーターへの指示の一部とオペレーターのずさんさは、逆の効果をもたらした。これらの操作上の欠陥がなければ、エニグマはほぼ確実に解読されなかっただろう。[91]
連合国の暗号解読者が利用した欠点には次のようなものがあった。
- 平文とその本物の暗号文の例、および関連するメッセージキーを含む初期のエニグマ訓練マニュアルの作成。1932年12月にレイェフスキがこれを受け取ったとき、「[エニグママシンの再構築]がいくらか容易になった」[84] 。
- 上記の Rejewski の特性法で説明したメッセージ キーの繰り返し。(これは、1932 年に Rejewski がEnigma の配線を解読するのに役立ち、1940 年 5 月まで継続されました。)
- メッセージの中で同じ定型的な表現を繰り返し使用することは、後にブレッチリー・パークが「クリブ」と呼ぶものの初期の例である。レイェフスキは「...私たちは、ほとんどのメッセージがANX （ドイツ語で「to」の意味）の文字で始まり、その後にスペースとしてXが続くという事実に頼っていました」と書いている。[ 92]
- AAAやBBBなどの簡単に推測できるキーの使用、または「互いに隣り合っていたり、斜めに並んでいる3つの[入力]キー」などのエニグマのキーボードのレイアウトを反映したシーケンスの使用... [93]ブレッチリー・パークでは、このような出来事は「シリー」と呼ばれていました。[94] [95] 4ローターのアプヴェーア・エニグマの操作における「シリー」には、4文字の名前とドイツ語の卑猥な言葉が含まれていました。 時には、複数の部分からなるメッセージの場合、オペレーターはメッセージの後続の部分のキーを入力せず、ローターを前の部分の終わりのままにして、次の部分のメッセージキーになるようにすることもありました。[96]
- スクランブラーの 3 つの位置には、3 種類のローターしかありませんでした。(この状態は 1938 年 12 月まで続き、その後 1940 年に海軍輸送用に 5 個、さらに 8 個に増加されました。)
- プラグボードのリード線を 6 本だけ使用し、14 文字をステッカーなしで残しました。(この状態は 1939 年 1 月まで続き、このときリード線の数が増え、ステッカーなしの文字は少数になりました。)
イギリス、そして後にアメリカの暗号解読者によって発見されたその他の有用な欠点には、次のようなものがあり、その多くは特定のネットワークを頻繁に解読することに依存していました。
- 異なる暗号ネットワーク上で、同一またはほぼ同一の形式でメッセージを再送信する手法。メッセージがブレッチリー・パークが手作業で解読した低レベルの暗号とエニグマの両方を使用して送信された場合、その解読はエニグマ解読のための優れた手がかりとなった。[97]
- ローターの選択肢がスロットの数よりも多いマシンの場合、一部のネットワークでは、スクランブラーのスロットにローターが直前の構成と同じスロットに配置されてはならないという規則が定められていました。これにより、試行する必要のあるホイールの順序の数が削減されました。[98]
- 月次設定シート上でホイールの注文を繰り返さないこと。これは、キーが定期的に見つかる場合に、可能性のあるホイールの注文を除外することで経済性を高めることができることを意味しました。[99]
- 空軍のオペレーター向けの規定では、プラグボード上の文字はアルファベットの隣の文字と接続してはならないとされている。これにより、プラグボードの接続を識別する問題が軽減され、一部のボンベでは連続ステッカーノックアウト（CSKO）装置によって自動化された。[100]
- ジョン・ヘリベルが1940年1月にブレッチリー・パークに到着してすぐに予想したずさんなやり方。彼はエニグマの解読者が取らなければならない実際の行動と、彼が使うかもしれない近道について考えた。彼はアルファベットリングを規定の設定にセットし、蓋を閉めた後、解読者はインジケーターの最初の部分を選択するのにローターを数か所以上回さないかもしれないと考えた。最初はそうではないように思われたが、1940年5月の変更後、ヘリベルチップとして知られるようになったものが非常に有用であることがわかった。[94] [101] [102]
- 前の月のホイール順序、リング設定、またはプラグボード接続の列の一部を再利用する慣行。結果として得られた分析のショートカットは、細心の注意を払って記録を保持していたレグ・パーカーにちなんで、ブレッチリー・パークでパーカーリズムスと名付けられました。 [103]
- ドイツ空軍のMETEOコードの順列を、その日のエニグマのステッカー順列として再利用した。 [104]
ディリー・ノックスのチームの一員であったメイビス・レバーは、イタリア海軍から珍しいメッセージが届き、それを利用してマタパン岬の戦いでイギリス軍の勝利につながったときのことを思い出した。
もちろん、エニグマの唯一の難点は、A を押すとA以外のすべての文字が出てくることです。私はこのメッセージを手に取り、物事を見て即座に判断することに慣れていたので、「何かが消えた。この男は何をやったんだ?このメッセージにはL が1 つもない」と思いました。私の相棒はダミーメッセージを送信するように言われ、タバコを吸ってキーボードの最後のキーであるLを押したのです。そのため、出なかった文字は L だけでした。私たちはこれまでで最大の暗号を手に入れました。暗号はLLLLで、メッセージ全体を通して、ホイール (ローター) の新しい配線がわかりました。私たちはそういう訓練を受けていました。何かがうまくいかなかったか、誰かが愚かなことをしてルールブックを破ったかを本能的に探すのです。[105]
TICOMプロジェクトの一環として行われたドイツの暗号専門家に対する戦後の報告では、ドイツ人はステッカーなしのエニグマは理論的には解読可能であることはよく知っていたものの、ステッカー付きのエニグマは解読されていないと考えていたという見解を裏付ける傾向がある。[4]
クリブベースの復号化
クリブという用語は、ブレッチリー パークで、暗号化されたメッセージのある時点での 既知の平文または平文であると疑われる文を表すために使用されました。
英国政府暗号学校（GC&CS）はブレッチリー・パークに移転する前から、暗号解読チームで働く数学者や論理学者を採用することの価値を認識していた。暗号学と論理演算を実行する機械に興味を持ち、多くの人から天才とみなされていたケンブリッジ大学の数学者アラン・チューリングは、1938年のミュンヘン危機の頃からGC&CSでパートタイムで働き始めていた。 [106]ケンブリッジ大学の別の数学者ゴードン・ウェルチマンも1938年に初期訓練を受けており、[107] 2人はイギリスがドイツに宣戦布告した翌日の1939年9月4日にブレッチリー・パークに赴任した。
ポーランドの成功のほとんどは、指標内の繰り返しに依存していました。しかし、チューリングがブレッチリー パーク (当初は研究部門のディリー ノックスと合流) に移るとすぐに、この弱点に依存しない方法を探し始めました。ドイツ陸軍と空軍がドイツ海軍に倣って指標システムを改善するだろうと正しく予測していたからです。
ポーランド人は、プラグボードに6本のリード線しか使われていなかった時代に、初期のクリブベースの暗号解読法を使用していた。[58]この技術は、次の理由からフォーティー・ウィーピー・ウィーピー方式として知られるようになった。メッセージが前のメッセージの続きである場合、平文はFORT（Fortsetzungから来ており、「続き」を意味する）で始まり、その後に最初のメッセージの時刻がYの文字で2回括弧で囲まれて続く。当時、数字はエニグマのキーボードの最上段の文字で表されていた。そのため、「2330に送信されたメッセージの続き」はFORTYWEEPYYWEEPYと表された。
クリブはイギリスがエニグマの鍵を解読する上で基本的な手段であったが、メッセージの平文を推測するのは高度な技術を要する作業であった。そこで1940年にスチュアート・ミルナー・バリーは小屋8に特別なクリブ・ルームを設置した。[108] [109]
クリブの識別に必要な知識の中で最も重要なのは、以前の解読テキストでした。ブレッチリー パークは、メッセージのプリアンブル、すべての人物、すべての船、すべての部隊、すべての武器、すべての専門用語、および敬称やその他のドイツ軍の専門用語などの繰り返しフレーズの詳細なインデックス[110]を保持していました。 [111]各メッセージについて、トラフィック分析では、無線周波数、傍受の日時、およびプリアンブル (ネットワーク識別識別子、メッセージの発信時刻、発信局と受信局のコールサイン、およびインジケーターの設定を含む) が記録されました。これにより、新しいメッセージを以前のメッセージと相互参照できました。[112]したがって、ケンブリッジの別の数学者で暗号解読者であるデレク トーントが書いたように、「成功ほど成功するものはない」という自明の理は、ここでは特に適切です。[99]
典型的なメッセージには、Keine besonderen Ereignisse（文字通り「特別な出来事はありません」、おそらく「報告することはありません」と翻訳したほうがよい）[113] 、 An die Gruppe（「グループへ」）[114] 、 weub null seqs null null （「気象調査0600」）などの気象観測所から送信された番号が含まれていました。これは実際にはWEUBYYNULLSEQSNULLNULLと表現されました。WEUBという単語はWetterübersichtの略で、YYは区切りとして使用され、SEQSはsechs（ドイツ語で「6」）の一般的な略語でした。 [115]別の例として、エルヴィン・ロンメル元帥の補給官は、指揮官へのすべてのメッセージを同じ正式な紹介で始めました。[116]
ありそうな平文の断片と、文字そのものを暗号化することはできないという事実を組み合わせると、暗号文に対してクリブをあらゆる可能な形で並べることによって、対応する暗号文の断片をテストできる場合が多く、この手順はクリブ・ドラッギングと呼ばれている。しかし、これは鍵を解くプロセスのほんの一面に過ぎない。デレク・トーントは、暗号解読に求められる3つの基本的な個人的資質は、(1) 創造的な想像力、(2) 十分に発達した批判的思考力、(3) 細心の注意を払う習慣であると書いている。[117]クロスワードパズルを解くスキルは、暗号解読者を採用する際によくテストされた。これは、可能な解法を検討する際に、プラグボードの設定を考えるのに役立った。例えば、クリブが単語WETTER（ドイツ語で「天気」）であり、プラグボードの設定が発見される前の可能な解読がTEWWERであった場合、 TとWがステッカーパートナーであることは簡単にわかります。[118]これらの例は、原理を例示しているが、暗号解読者の作業を大幅に単純化しすぎています。
クリブの有益な情報源は、以前に低レベルの手動暗号または別のエニグマネットワークから解読されたメッセージの再暗号化であった。[119]これはキスと呼ばれ、特にドイツ海軍のメッセージが造船所暗号で送信され、エニグマ暗号で逐語的に繰り返される場合に発生した。イギリスにいたドイツ人エージェントの1人、ナタリー・セルゲイエフ（コードネーム：トレジャー）は連合国のために働くよう「転向」していたが、ドイツに送ったメッセージは非常に冗長で、その後アプヴェーアのエニグマネットワークで再送信された。MI5が彼女を雇い続けたのは、長いクリブを提供してくれたからであり、アプヴェーアに不正確な情報を提供するエージェントとして彼女が有用だったからではない。[120]
時折、北極海への船団が出発しようとしているときなど、ドイツ海軍のエニグマの鍵を解読する必要性が特に高かったときには、イギリス空軍が特定の位置に機雷を敷設したが、ドイツ海軍のシステムにおけるそのグリッド参照には、略語や代替語が使われることのある単語（sechsやsiebenなど）は含まれていなかった。 [121]機雷に関する警告メッセージとその後の「クリア」メッセージは、造船所の暗号とUボートのエニグマネットワークの両方を使用して送信された。この植え付け作業はガーデニングと呼ばれた。[122]
シリーは実際にはクリブではなかったが、エニグマのオペレーターたちが交わした雑談は、彼らが生成する可能性のあるシリーについてのヒントを与えることが多かった。[123]
捕らえられたドイツのエニグマ暗号機オペレーターが、キーボードの最上段ではなく数字を綴って暗号化するよう指示されていたことを明かしたとき、アラン・チューリングは解読されたメッセージを調べ、eins（「1」）という単語がメッセージの90％に現れていることを突き止めた。[要出典]チューリングはクリブプロセスを自動化し、einsが平文のすべての位置に暗号化されていると仮定したEinsカタログを作成した。カタログには、その日のホイールの順序とプラグボードの接続によるEINSの可能なすべてのローター位置が含まれていた。[124]
イギリス爆弾
イギリスのボンベは、1939年9月にブレッチリー・パークに到着した直後にアラン・チューリングが設計した電気機械装置である。レッチワース（ブレッチリーから35キロメートル（22マイル））のブリティッシュ・タビュレーティング・マシン・カンパニー（BTM）のハロルド・「ドク」・キーンは、チューリングのアイデアをコード名CANTABで動作する機械に変えたエンジニアであった。[125]チューリングの仕様はポーランドのボンバ・クリプトロジツナのアイデアを発展させたが、より一般的なクリブベースの暗号解読用に設計された。
ボンベは、ホイールの順序、ローターコアの初期位置、および特定の文字のステッカーのパートナーを特定するのに役立ちました。これは、クリブと暗号文を比較して、ホイールの順序のセットに対する17,576の可能なスクランブラーの位置をすべて調べることで達成され、エニグマの既知の特性と矛盾する可能性を排除しました。ゴードン・ウェルチマンの言葉を借りれば、「ボンベのタスクは、単に「さらなる分析」を必要とするホイールの順序とスクランブラーの位置の仮定を扱いやすい数に減らすことでした」。[109]
ボンベの前面にある取り外し可能なドラムは、エニグマのさまざまなローターによって行われる接続と同じように配線されていました。ただし、それらとは異なり、左側と右側の入力および出力接点は別々であり、各ドラムとマシンの残りの部分の間に104の接点がありました。[126]これにより、26ウェイケーブルを使用してスクランブラーのセットを直列に接続できました。回転ドラムの配線と後部のプラグボード間の電気接続は、金属ブラシによって行われました。ボンベは矛盾のないスクランブラーの位置を検出すると停止し、オペレーターは再起動する前にその位置を記録しました。
ウェルチマンはエニグマの通信コールサインと識別器を研究する任務を与えられていましたが、チューリングからボンベの設計について知っていて、1940年の初め、最初の試作ボンベが納品される前に、その有効性を高めるアイデアを彼に示しました。[127]これは、プラグボード接続の相互性を利用して、さらに検討する必要のあるスクランブラー設定の数を大幅に減らすというものでした。これは対角ボードとして知られるようになり、その後すべてのボンベに組み込まれ、大きな効果を上げました。[21] [128]
暗号解読者は暗号文と比較するためのクリブを用意する。これは複雑で高度な作業であり、後にアメリカ人が習得するまでにかなりの時間を要した。クリブと同様に、多くのホイール順序のうちどれを省略できるかを決定する必要があった。この大きな節約には、チューリングのバンブリズムが使用された。暗号解読者は、マシンの背面にあるパッチパネルのケーブルの接続と、特定の文字のステッカーパートナーを探すメニューをコンパイルする。メニューには、クリブの文字と暗号文の文字の関係が反映されていた。これらのいくつかは、ポーランド人が利用したサイクルと同様にループ（チューリングはこれをクロージャと呼んだ）を形成した。
プラグボードの相互性により、文字は 1 文字以上に接続できない。メニュー内の文字と明らかに 2 つの異なる文字がステッカー パートナーであるという矛盾がある場合、ボンベはこれを検出し、先へ進む。ただし、メニューの一部ではない文字でこれが起こった場合、偽のストップが発生する可能性がある。暗号解読者は、さらなる調査のためにストップ セットを絞り込む際に、そのような矛盾を含むストップを排除する。次に、他のプラグボード接続とアルファベット リングの設定を解決し、エニグマを模倣するように改造されたTypexマシンで、可能性のある真のストップのスクランブラーの位置を試す。残りのストップはすべてクリブを正しく解読するが、真のストップのみがメッセージ全体の正しい平文を生成する。[129]
誤った停止を過度に多く発生させそうなメニューに貴重なボンベ時間を浪費するのを避けるために、チューリングはローターの順序ごとの停止の推定数について長時間にわたる確率分析を（電子的補助なしで）実行した。ホイールの順序ごとに4回以下の停止しか発生しないと推定されるメニューのみを使用するという標準的な方法を採用した。これにより、3つの閉鎖メニューの場合は8文字のクリブ、2つの閉鎖メニューの場合は11文字のクリブ、1つの閉鎖のみのメニューの場合は14文字のクリブが可能になった。閉鎖がない場合、クリブには少なくとも16文字が必要だった。[129]ただし、クリブが長くなるほど、中央のローターのターンオーバーが発生する可能性が高くなった。
量産型の3ローター爆弾には、12個ずつ3列に並んだ36個のスクランブラーが含まれていた。各列は、試験中のエニグマのローターに対応するドラムを取り付けることで、異なるホイール順序に使用された。最初の爆弾はビクトリーと名付けられ、1940年3月18日にブレッチリー・パークに納品された。対角板を含む次の爆弾は、1940年8月8日に納品された。それはスパイダー爆弾と呼ばれ、アグナス・デイと名付けられ、すぐにアグネス、さらにアギーと改名された。イギリスの爆弾の生産は当初比較的遅く、1941年6月には5個、年末には15個、[130] 1942年9月には30個、1943年1月には49個[131]しか使用されていなかったが、最終的には戦争の終わりには210個に達した。
隣接する文字のプラグボード（ステッカー）接続を許可しないネットワークからのメッセージで使用するために開発された改良版は、連続ステッカーノックアウトでした。これは40個のボンベに取り付けられ、誤った停止を有効に削減しました。[132]
当初、爆撃機は元イギリス海軍兵によって操作されていたが、1941年3月に最初の王立海軍婦人部隊（通称レンス）の分遣隊が爆撃機操作員になるためにブレッチリー・パークに到着した。1945年までに、爆撃機を操作するレンスは2,000人ほどいた。[133]爆撃の危険があったため、ブレッチリー・パークには比較的少数の爆撃機が配置されていた。最大の2つの基地はイーストコート（爆撃機約110台、レンス約800台）とスタンモア（爆撃機約50台、レンス約500台）にあった。ウェイヴンドン、アドストック、ゲイハーストにも爆撃機の基地があった。ブレッチリー・パークとの通信はテレプリンターリンクによって行われた。
ドイツ海軍が4ローター式エニグマ暗号を使い始めたとき、レッチワースでは約60台の4ローター式爆弾が製造され、その一部は郵政省の協力も受けていた。[134]しかし、 NCR製の米海軍の4ローター式爆弾は非常に高速で、最も成功した。ブレッチリー・パークでは、複合暗号機を使用したテレプリンターリンクを介してOP-20-G [135]に3ローター式と4ローター式の両方の暗号に広く使用された。[136]
ドイツ空軍エニグマ
ドイツ軍、SS、警察、鉄道はすべて同様の手順でエニグマを使用していたが、戦争中に最初にそして最も実り多いウルトラ情報の源となったのはドイツ空軍であった。メッセージはブレッチリー・パークの小屋6で解読され、小屋3で諜報報告書に変換された。[137]ブレッチリー・パークの「レッド」というコードネームのネットワークは、1940年5月22日から戦闘が終わるまで定期的かつ迅速に破られた。実際、小屋3の空軍部門は、朝食時までに小屋6で新しい日のエニグマ設定が設定されていることを期待していた。このネットワークの設定を解読するのが比較的容易だったのは、豊富な盗作とドイツ人の頻繁な操作ミスの産物であった。[138]ドイツ空軍のヘルマン・ゲーリング司令官は、叙勲するパイロットのシラミ駆除が適切に行われたかを確認するため飛行隊の指揮官に通知するなど、些細な通信にエニグマを使用していたことで知られている。このようなメッセージは、ブレッチリー・パークの職員の間で「ゲーリング・ファニーズ」として知られるようになった。[要出典]
アプヴェーアエニグマ
ディリー・ノックスが1943年2月に早すぎる死を迎える前に成し遂げた最後の偉大な暗号解読の成果は、 1941年のアプヴェーア・エニグマの解読だった。通常の5文字のグループの前に8文字のインジケーター・シーケンスがある通信を傍受したことから、4ローターのマシンが使用されている疑いが持たれた。 [139]インジケーターは2回暗号化された4文字のメッセージ・キーで構成されているという推測は正しかった。マシン自体は、3つの従来のローターを備えたモデルGエニグマに似ていたが、プラグ・ボードはなかった。モデルGとの主な違いは、手動で開始位置にセットするとステッピング機構によって前進するリフレクターが装備されていたことである（他のすべてのバリアントでは、リフレクターは固定されていた）。特定の日に暗号化されたメッセージの鍵のセットを収集することで、1930年代にポーランド人が使用した方法と同様の方法でサイクル（ノックスはボックスと呼んでいた）を組み立てることができました。[140]
ノックスはボタンアップ手順を使用して、[34]その日に高速位置にロードされたローターの配線の一部を導き出すことができました。徐々に、彼は3つのローターすべての配線を導き出すことができました。それが完了すると、彼はリフレクターの配線を解明することができました。 [140]その日のインジケーターの設定を導き出すことは、ノックスの時間のかかるロッディング手順を使用して達成されました。[35]これには、多くの試行錯誤、想像力、クロスワードパズルを解くスキルが必要でしたが、シリーの助けがありました。
アプヴェーアはドイツ最高司令部の諜報・対スパイ機関であった。敵国に派遣されたスパイは、通信に低レベルの暗号（ブレッチリー・パークのオリバー・ストレイチーの部署によって解読された）を使用していた。しかし、メッセージはその後、アプヴェーアの内部エニグマ・ネットワークで逐語的に再送信されることが多く、その日の指示設定を解読するための最良の手がかりとなった。アプヴェーアの通信を傍受して分析した結果、英国にいるすべてのドイツ人スパイはダブル・クロス・システムの下で連合国のために働く二重スパイとして管理されているという驚くべき事態がMI5にもたらされた。[120]
ドイツ軍の謎
1940年の夏、独仏休戦協定後、陸軍のエニグマ通信のほとんどは無線ではなく地上回線で行われていたため、ブレッチリー・パークでは利用できなかった。空中戦は極めて重要であったため、希少な資源がドイツ空軍とアプヴェーアの通信に集中したのは当然のことである。ドイツ陸軍のエニグマ通信が初めて解読されたのは1941年初頭になってからであり、1942年の春になってようやく確実に解読されるようになったが、解読には多少の遅れがあった。[141]ドイツ陸軍のエニグマ解読者が操作ミスを減らすことで解読を困難にしたかどうかは不明である。[142]
ドイツ海軍の謎
ドイツ海軍は、1937年5月1日に大幅に異なるシステムに変更するまで、ドイツ陸軍や空軍と同じようにエニグマを使用していました。これは同じ種類の設定シートを使用していましたが、重要なことに、2日間、時には3日間の地上キーが含まれていました。メッセージ設定は、本（Kenngruppenbuch、またはKブック）からトリグラムを選択し、それにバイグラム置換を実行することでインジケーターに隠されました。[143]これによりポーランドは敗北しましたが、彼らは何らかのバイグラム置換を疑っていました。
海軍の送信オペレーターの手順は次の通りです。まず、K-Book から 1 つのトリグラム (YLA など) を選択します。次に、K-Book の適切な列を見て、別の 1 つのトリグラム (YVT など) を選択し、メッセージ フォームの上部にあるボックスに書き込みます。
次に、彼らは「ドット」に任意の文字を入力して、次のように言いました。
最後に、彼らはビグラム表で縦の文字のペアを調べました。
QY→UB YL→LK VA→RS TG→PW
そして、暗号化されたメッセージの最初と最後に 2 つの 4 文字のグループとして送信された UB、LK、RS、PW の結果としてのペアを書き留めました。受信側のオペレーターは、逆の手順を実行して、エニグマのローターを設定するためのメッセージ キーを取得しました。
ドイツ海軍のこれらの手順はドイツ陸軍や空軍の手順よりもはるかに安全であっただけでなく、ドイツ海軍のエニグマは1940年初頭にさらに3つのローター（VI、VII、VIII）を導入しました。 [144] 8つのローターから3つを選択することは、ローターとその位置の組み合わせが合計336通りあることを意味しました。
アラン・チューリングはドイツ海軍のエニグマの責任を引き受けることにした。「他に誰も何もしていなかったし、自分だけのものにできるから」だった。[145]彼はピーター・トゥインと2人の「女の子」とともにハット8を設立した。 [146]チューリングはポーランド人が解明した1937年5月1日から8日までのトラフィックのインジケーターとメッセージ設定、そして非常に洗練された推論を使用して、完全なインジケーターシステムを診断した。メッセージが解読された後、それらはハット4の海軍本部に送信できるように翻訳された。
ドイツ海軍の3ローターエニグマ
戦時中の通信の最初の遮断は1939年12月で、1938年11月に傍受された信号に侵入したが、当時は3つのローターと6つのプラグボードリード線しか使用されていない状態だった。[147]この通信では「40 Weepy Weepy」というクリブが使用されていた。
捕虜となったドイツのフンクマート（無線通信士）のマイヤーは、数字が単語として綴られていることを明らかにした。ドイツ語で「1」を意味するEINSは、本物のドイツ海軍のメッセージの約90％に存在していた。EINSの暗号化を105,456のローター設定すべてでまとめたEINSカタログが作成された。[148]これらは暗号文と比較され、一致が見つかった場合、その約4分の1が正しい平文を生成した。後にこのプロセスはフリーボーン氏の部門でホレリス装置を使用して自動化された。地上キーが判明すると、このEINS化手順により、テーブル用の3つのバイグラムが生成され、徐々に組み立てられた。[147]
さらなる進展には、ドイツのエニグマ使用者からのさらなる情報が必要であった。これは、一連のピンチ、つまりエニグマの部品と暗号帳の押収によって達成された。最初のピンチは1940年2月12日で、当時配線が不明だったローターVIとVIIが、掃海艇HMS グリーナーによってドイツの潜水艦 U-33から押収された。
1940年4月26日、ナルビク行きのドイツ巡視船VP2623がオランダのトロール船ポラレスに偽装してHMS グリフィンに拿捕された。これにより取扱説明書、コードブックシート、完全なクリブを提供するいくつかの通信記録が得られた。これにより、トリグラム/バイグラム処理に関するチューリングの推論が正しいことが証明され、合計6日間のメッセージを解読することができ、その最後のものは最初のボンベを使用したものであった。[147]しかし、ローターシーケンスの可能な数が多く、使用可能なクリブが不足していたため、陸軍と空軍のエニグマメッセージに対して使用された方法は、海軍のメッセージと比較すると非常に限られた価値しかなかった。
1939年末、チューリングはポーランドの暗号解読者イェジ・ロジツキが発明したクロック法を拡張した。チューリングの方法は「バンブリズム」として知られるようになった。チューリングは、その段階では「実際に機能するかどうか確信が持てなかったし、実際に数日経って初めて確信が持てた」と述べている。[149]バンブリズムは、バンベリーで印刷された大きなカード（バンブリズムの名前の由来）を使用して相関関係を発見し、統計的スコアリングシステムを使用して、ボンベで試すべき可能性のあるローター順序（ワルツェンラーゲ）を決定した。この方法により、貴重なボンベの時間が節約され、より多くのメッセージを攻撃することができた。実際には、336通りのローター順序のうち、ボンベで実行できるものはおそらく18通りまで減らすことができた。[150]バイグラムの知識はバンブリズムにとって不可欠であり、テーブルの構築には長い時間がかかった。目に見える進展が見られなかったため、海軍部門の責任者であるフランク・バーチは、1940年8月21日にブレッチリー・パークの副所長であるエドワード・トラヴィスに次のような手紙を書いた。
「私は海軍のエニグマについて心配しています。長い間心配していましたが、あまり言いたくありませんでした...チューリングとツインは奇跡を信じずに奇跡を待っている人々のようなものです...」[151]
エニグマの資料を奪取する計画が考案され、1940年9月にはイアン・フレミング中佐（ジェームズ・ボンド小説の著者）によるルースレス作戦も計画された。この作戦が中止されたとき、バーチはフレミングに「チューリングとトゥインは、まるで良い死体を騙し取られた葬儀屋のように私のところにやって来た」と語った。[152]
1941年3月4日のロフォーテン諸島への特殊部隊襲撃であるクレイモア作戦で大きな前進が遂げられた。ドイツの武装トロール船クレブス号が拿捕され、2月の完全なエニグマの鍵が発見されたが、バイグラム表やKブックは発見されなかった。しかし、その資料は「EINS」によってバイグラム表を再構築するのに十分なもので、3月下旬までにほぼ完成していた。[153]
バンブリズムはその後、非常に役立つようになり始めた。小屋 8 は拡張され、24 時間稼働となり、クリブ室が設けられた。その後 2 年間のバンブリズムの歴史は、方法の改善、十分なスタッフの確保に苦労すること、そして爆撃機の数が増えてクリブの稼働がますます速くなるにつれて、クリブの相対的および絶対的な重要性が着実に高まっていくことであった。[154]この時期に価値があったのは、ドイツの気象船 ミュンヘンとラウエンブルク、潜水艦U-110とU-559によるさらなる「ピンチ」であった。
大西洋の潜水艦用に 4 ローター エニグマが導入されたにもかかわらず、3 ローター エニグマで暗号化された通信の解析は連合国海軍にとって非常に価値のあるものでした。バンブリズムは 1943 年 7 月まで使用されましたが、その時点では、利用できるようになった多数の爆弾を使用する方が効率的になりました。
M4（ドイツ海軍 4ローター エニグマ）
1942年2月1日、ブレッチリー・パークが「シャーク」と呼んだ大西洋のUボートとの間のエニグマ通信は、「ドルフィン」と呼んだ他の通信とは大きく異なるものとなった。[155]
これは、新しいエニグマ バージョンが使用されるようになったためです。これは、3 ローター エニグマの発展型で、反射板が薄いローターと薄い反射板に置き換えられました。最終的には、ベータとガンマと呼ばれる 2 つの 4 番目のローターと、ブルーノとシーザームと呼ばれる 2 つの薄い反射板があり、これらは任意の組み合わせで使用できました。これらのローターは、ローター I から VIII のように、ローターによって右に進められませんでした。
4番目のローターの導入はブレッチリー・パークにとって意外なことではなかった。なぜなら、1941年1月に押収された資料には、3ローター機の改造として開発され、4番目のローターホイールは反射ホイールになる予定だったと記されていたからだ。[156]実際、オペレーターのミスにより、新しい4番目のローターの配線はすでに決まっていた。
この大きな課題は、いくつかの理由により、既存の方法とリソースでは解決できませんでした。
- Shark 暗号に関する作業は、Dolphin 暗号のメッセージに関する継続的な作業とは独立して行う必要があります。
- 3ローター爆撃機のシャークキーを解読するには、平均的な空軍や陸軍の仕事の50～100倍の時間がかかったでしょう。
- 当時のUボートの基地は非常に貧弱だった。[157]
したがって、効果的で高速な4ローター爆撃機が唯一の前進方法であるように思われた。これは非常に大きな問題であり、非常に面倒だった。高速機の開発は1941年後半にTREのウィン・ウィリアムズによって開始され、約9か月後にBTMのハロルド・キーンが独立して作業を開始した。1942年初頭、ブレッチリー・パークはいかなる種類の高速機も所有するには程遠い状況だった。[158]
Ｕボートのメッセージを解読できない長い期間を経て、ついに暗号の出所が見つかった。それはKurzsignale（短信号）で、ドイツ海軍が送信時間を最短に抑え、高周波方向探知技術によって位置が特定されるリスクを減らすために使用したコードだった。メッセージはわずか22文字で、連合軍の標的の可能性がある場所を発見したことを報告するために使用された。[159]このコードブックのコピーは1941年5月9日にU-110から押収されていた。同様のコード体系がＵボートの天気予報にも使用されていた。Wetterkurzschlüssel （天気短信号集）である。このコピーは1942年10月29日か30日にU-559から捕獲された。[160]これらの短い信号は3ローターのエニグマメッセージの解読に使用されており、新しいローターには中立位置があり、それと対応する反射鏡は3ローターのエニグマ反射鏡とまったく同じように動作することが判明した。これにより、この中立位置で暗号化されたメッセージは3ローターの機械で解読でき、したがって標準的な爆撃機で解読できるようになった。解読された短い信号はシャークの爆撃機メニューの優れた資料となった。[161] Uボートの通信の定期的な解読は1942年12月に再開された。[162]
イタリア海軍のエニグマ
1940年、ディリー・ノックスは、スペイン内戦中に彼が解明したのと同じシステムをイタリア海軍がまだ使用しているかどうかを確認したいと考え、助手にロッディングを使用して、クリブPERX（イタリア語でperは「for」、 Xは単語間のスペースを示すために使用される）がメッセージの最初の部分に機能するかどうかを調べるように指示しました。3か月後、成功しませんでしたが、19歳の学生メイビス・レバーは、ロッディングにより、1つのメッセージの最初の4文字がPERSになることを発見しました。その後、彼女は（命令に反して）それ以上のことを試み、 PERSONALE（イタリア語で「個人的」）を取得しました。これにより、イタリア人が実際に同じ機械と手順を使用していたことが確認されました。[35]
その後のイタリア海軍のエニグマ暗号解読は、連合軍の大きな勝利につながった。暗号解読は、攻撃前に軍艦の既知の位置へ偵察機を送ることで偽装され、イタリア軍はそれが発見された方法だと考えた。1941 年 3 月のマタパン岬の戦いでのイギリス海軍の勝利は、イタリア海軍のエニグマ信号から得られた超情報によって大きく助けられた。
アメリカ人爆弾
ブレッチリー パークの状況とは異なり、米国軍は共同の暗号解読サービスを共有していなかった。米国が戦争に参加する前は英国との協力関係があったが、英国側はドイツとその同盟国に暗号が解読されていることを知られないようにすることが極めて重要だったため、かなりの注意を払っていた。暗号解読者の間では価値のある協力があったにもかかわらず、彼らの上司は英国と米国の両方の爆弾が相互に利益をもたらすように信頼関係を築くのに時間を要した。
1941年2月、アメリカ陸軍のエイブラハム・シンコフ大尉とレオ・ローゼン中尉、およびアメリカ海軍のロバート・ウィークス中尉とプレスコット・カリアー中尉がブレッチリー・パークに到着し、ブレッチリー・パークのハット7の日本軍セクション用の「パープル」暗号機のレプリカなどを持ち帰った。[163] 4人は10週間後に海軍の無線方向探知装置と多くの文書[164]を持ち帰り、その中には「紙のエニグマ」もあった。[165]
4ローター式エニグマに対するアメリカの主な対応は、戦時中のイギリスで利用可能だったものよりはるかに制約の少ない設備で製造されたアメリカ海軍の爆撃機であった。後にブレッチリー・パークの副所長となるジョン・ティルトマン大佐は、1942年4月にアメリカ海軍暗号解読事務所 (OP-20-G) を訪れ、Uボートの通信を解読することにアメリカが極めて重要な関心を持っていることを認識した。緊急の必要性、イギリスのエンジニアリング作業量に対する疑問、そして遅い進歩により、アメリカは、1942年7月にブレッチリー・パークでロバート・エリーとジョセフ・イーチャス両海軍中尉が受け取った完全な設計図と配線図に基づいて、海軍の爆撃機の設計調査を開始することになった。 [166] [167]海軍による完全な開発努力のための200万ドルの資金提供は、1942年9月3日に要請され、翌日承認された。
エドワード・トラヴィス副長官とドイツ海軍部門長のフランク・バーチは、 1942年9月にブレッチリー・パークからワシントンに向かった。彼らは、米国海軍通信部長のカール・フレデリック・ホールデンとともに、1942年10月2日に英国と米国の協定を締結した。この協定は「BRUSAよりもUKUSA協定の先駆けであると強く主張できる」可能性があり、「二国間の特別なシギント関係を確立した」最初の協定であり、「米国が同盟の非常に上位のパートナーであるという点で、UKUSAのパターンを確立した」。[168]これにより、ブレッチリー・パークとOP-20-Gの間に「完全な協力」関係が確立された。[169]
高速爆弾の問題に対する完全な電子的解決法が検討されたが[170] 、実際的な理由から却下され、オハイオ州デイトンのナショナル・キャッシュ・レジスター・コーポレーション（NCR）と契約が結ばれた。これにより、米国海軍計算機研究所が設立された。エンジニアリング開発は、NCRの優れた発明家でありエンジニアであるジョセフ・デッシュが主導した。彼はすでに電子計数装置の開発に取り組んでいた。[171]
アラン・チューリングはOP-20-Gに覚書を書いていた（おそらく1941年）が、[172]ボンベとその使用方法に関する並外れた知識を買われ、1942年12月にワシントンの英国統合参謀本部に派遣された。彼はNCRが製造中のボンベと、ベル研究所で開発中の特定の音声暗号装置のセキュリティを調べるよう依頼された。[173]彼はOP-20-Gを訪問し、12月21日にデイトンのNCRを訪れた。彼はバンブリズムなどの技術を利用して、考えられるローターの順序ごとに1台ずつ、計336台のボンベを製造する必要はないことを示すことができた。[174]当初の注文は96台に縮小された。
米海軍の爆撃機はイギリスの爆撃機とほぼ同じようにエニグマのローターにドラムを使用していたが、はるかに高速だった。最初の機械は1943年5月3日に完成し、テストされた。すぐにこれらの爆撃機はブレッチリー・パークとその外部基地でイギリスの爆撃機よりも利用可能になり、結果として小屋6と小屋8の作業に使用されるようになった。[175]合計121機の海軍爆撃機が製造された。[176]
アメリカ陸軍もボンベの一種を製造した。それはイギリスやアメリカ海軍のボンベとは物理的に大きく異なっていた。1942年9月30日にベル研究所と契約が結ばれた。[177]この機械は4ローターではなく3ローターの通信を解析するように設計された。エニグマのローターを表すのにドラムは使わず、電話型のリレーを使った。しかし、ドラムを使ったボンベではできなかった問題を1つ処理できた。[175] [176] 10台のボンベのセットは合計144台のエニグマ相当品で構成され、それぞれが長さ約7フィート(2.1m)、高さ8フィート(2.4m)、幅約6インチ(150mm)のラックに取り付けられていた。プラグボードを使ってエニグマ相当品を任意の構成に割り当てることができる制御ステーションが12台あった。ローターの順序変更にはドラムを交換する機械的なプロセスは必要なく、押しボタンによって約30秒で完了しました。[178] 3つのローターの実行には約10分かかりました。[176]
ドイツの疑惑
ドイツ海軍はエニグマが破られることを懸念していた。彼らは解読できないように水溶性インクで鍵表を印刷した。[179]彼らは暗号機の操作者を監視し、暗号を破る可能性のある間違いを犯した場合には懲戒した。[180]海軍は危険を最小限にした。例えば、拿捕されたり座礁したりする可能性のある船にはエニグマの機械は積まれていなかった。敵が引き揚げる可能性がある状況で船が失われた場合、ドイツは調査した。[181] 1940年にいくつかの損失を調査した後、ドイツはいくつかのメッセージ表示器を変更した。[182]
1940年4月、イギリス軍はノルウェーでドイツの駆逐艦8隻を沈没させた。ドイツ軍はイギリス軍がエニグマを解読している可能性は低いと結論付けた。[179]
1941年5月、イギリス軍は戦艦ビスマルクと巡洋艦プリンツ・オイゲンへの補給船の位置を示すメッセージを解読した。ライン演習作戦の一環として、ドイツ軍はこれらの軍艦の支援にタンカー5隻、補給船2隻、偵察船2隻を割り当てていた。ビスマルクが沈没した後、イギリス軍は支援船ベルヒェン、エッソ・ハンブルク、エゲルラント、その他を沈めるよう部隊に指示した。イギリス海軍本部はタンカー・ゲダニアと偵察船ゴンツェンハイムを特に標的にしなかった。1週間以内にこれほど多くの船を沈めれば、イギリスがエニグマを解読していることをドイツに知らせてしまうと考えたからである。しかし、偶然にもイギリス軍はこれら2隻の船を発見し、沈没させた。[183] ドイツ軍は調査したが、エニグマは押収や総当たり暗号解読では解読されていないと結論付けた。グリッド位置（エンコードされた緯度と経度）は、有向グラフ表と数値オフセットを使用してさらに偽装されました。[184] Uボートには、暗号解読攻撃の可能性を最小限に抑えるために、独自のネットワークであるトリトンが与えられました。
1941年8月、イギリス軍はU-570を拿捕した。ドイツ軍は乗組員が重要な文書を破棄したはずなので暗号は安全だと結論付けた。たとえイギリス軍が資料を無傷で拿捕しエニグマを解読できたとしても、11月1日に鍵が変更されるとイギリス軍はその能力を失うことになる。[185]
ドイツは護送船団が自国のウルフパックを避けていることに気づいていたが、その能力がエニグマの通信を解読する能力によるものだとは考えていなかった。デーニッツはイギリスがレーダーと方向探知機を使用していると考えた。[185]ドイツ海軍はエニグマへの重ね合わせ攻撃を回避するためにネットワークの数を増やし続けた。1943年の初めにはドイツ海軍は13のネットワークを保有していた。[186]
ドイツ海軍もエニグマを改良した。1942年2月1日、4ローターのエニグマの使用を開始した。[187]セキュリティが強化されたことで、護送船団はウルフパックの居場所に関する情報をそれほど持たなくなり、攻撃される可能性のある地域を避けることが難しくなった。暗号の強化に伴いウルフパックの攻撃が成功しやすくなったことで、ドイツ軍は以前のエニグマの暗号が解読されたことに気付いたかもしれない。しかし、その気付かなかったのは、米国が戦争に参戦し、デーニッツがUボートを派遣して容易な標的の多い米国東海岸を襲撃したためである。[188]
1943年初頭、デーニッツは連合国がエニグマを解読しているのではないかと心配していた。ドイツが連合国通信を独自に解読したところ、ウルフパックの規模を驚くほど正確に推定できた。しかし、その出所は連合国の方向探知機であると結論付けられた。ドイツはまた、撃墜されたイギリスの爆撃機からレーダー波を生成するために使われた空洞マグネトロンを回収した。エニグマは安全であると結論付けられた。ドイツはまだ疑いを持っていたため、1944年6月に各潜水艦に独自の鍵網が与えられた。[189]
1945年までに、ドイツのほぼすべてのエニグマ通信（ドイツ国防軍、陸軍、海軍、空軍、およびアプヴェーア、SDなどのドイツの諜報機関と治安機関）は1、2日で解読可能になったが、ドイツ人はその安全性に自信を持っていた。[190]彼らは計画と行動を公然と話し合い、連合国に膨大な量の情報を渡したが、そのすべてが効果的に使用されたわけではない。たとえば、カスリーヌ峠でのロンメルの行動は、解読されたエニグマ通信で明らかに予兆されていたが、アメリカ人はその情報を適切に評価しなかった。[要出典]
戦後、連合軍のTICOMプロジェクトチームは相当数のドイツ人暗号技術者を発見し、拘留した。[191]判明したことの一つは、少なくともドイツの暗号技術者は、エニグマのメッセージが解読される可能性があることを十分理解していたということだ。彼らはエニグマが解読不可能ではないことを知っていた。[4]彼らは、必要な膨大な労力を誰かが費やすとは考えられなかった。[192]フィッシュ暗号とロシアの通信に取り組んでいたアプヴェーアの職員が1945年5月頃にローゼンハイムに拘留されたとき、彼らはエニグマが解読されたことにはまったく驚かず、誰かがそれを実際に実行するために時間内にすべてのリソースを集めたことにのみ驚いた。デーニッツ提督は、暗号解読攻撃はすべてのセキュリティ問題の中で最も可能性が低いと助言されていた。[要出典]
第二次世界大戦後
現代のコンピュータは、さまざまな技術を使ってエニグマを解読することができます。[193]分散コンピューティングを使用して残りのメッセージを解読するプロジェクトもありました。[194]
2020年5月8日、ヨーロッパ戦勝記念日75周年を記念して、GCHQはブレッチリー・パークの暗号解読者によって解読される最後のエニグマメッセージを公開した。このメッセージは1945年5月7日午前7時35分にクックスハーフェンのドイツ人無線通信士によって送信されたもので、「イギリス軍は1945年5月6日午後6時にクックスハーフェンに入城した。すべてのラジオ放送は即時停止される。改めて皆様の幸運を祈る」と書かれていた。その直後に別のメッセージが続いた。「永久に閉鎖します。幸運を祈ります。さようなら」。[195]
エニグマの解読は 1974 年まで秘密にされていました。この機械は 1960 年代までスイス、ノルウェー (ノレニグマ)、および一部のイギリス植民地で使用されていました。
参照
- ローレンツ暗号の解読
- IJ 良い
- グッドチューリング周波数推定
- ギスベルト・ハーゼンイェーガー – エニグマのセキュリティ責任者
- ジョン・ヘリベル
- エアハルト・マーテンス – エニグマのセキュリティを調査した
- タデウシュ・ペルチンスキ
- キス（暗号解読）
- イミテーション・ゲーム
- SIGABA、エニグマの弱点を克服するために設計された米国の第二次世界大戦時のローターマシン
- Typex、セキュリティを強化したイギリスの第二次世界大戦用ローターマシン
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- ^ 3人目の数学者イェジー・ロジツキは、1942年に アルジェリアでの任務からフランスに帰る途中、客船ラモリシエール号の沈没事故で3人のポーランド人と1人のフランス人の同僚とともに亡くなった。
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- ピーター・トゥイン（1993）「アプヴェーアの謎」ヒンズリー、FH、ストリップ、アラン（編）『暗号解読者：ブレッチリー・パークの内幕』オックスフォード：オックスフォード大学出版局、ISBN 978-0-19-280132-6
- 米陸軍（1945年）、米国6812師団爆撃報告書イーストコート1944、2009年7月22日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2010年5月1日閲覧。
- ウェルチマン、ゴードン（1984）[1982]、「The Hut Six story: Breaking the Enigma codes」、ハーモンズワース、イギリス：ペンギンブックス、ISBN 9780140053050初期の出版物にはいくつかの誤解が含まれていましたが、1997 年版の補遺で訂正されています。
- ウェルチマン、ゴードン（1997）[1982]、「The Hut Six story: Breaking the Enigma codes」、クレオバリー・モーティマー、イギリス：M&Mボールドウィン、ISBN 978-0-947712-34-1新版は、ウェルチマンが 1982 年版で誤解していた点を訂正した 1986 年の論文を補遺として更新されました。
- ウェルチマン、ゴードン（1986）「ポーランドのボンバから英国のボンベへ：ウルトラの誕生」、インテリジェンスと国家安全保障、1（1）、イルフォード、イギリス：フランク・キャス＆カンパニー：71–110、doi：10.1080/02684528608431842これは、ウェルチマンの『The Hut Six Story』の 1997 年版に補遺として再現されています。
- ウェンガー、JN; エングストロム、HT; ミーダー、RI (1998) [1944]、「ボンベ計画の歴史：海軍通信部長向け覚書」、マリナーズ博物館、2010年6月16日時点のオリジナルよりアーカイブ
- ウェンガー、JN (1945)、「付録 II: 米軍の暗号解読爆弾」、エニグマの解決: 暗号解読爆弾の歴史、NSA パンフレット、2010 年 3 月 17 日のオリジナルからアーカイブ、 2010 年4 月 9 日取得(国立公文書記録管理局記録グループ 457、ファイル 35701 にも記載されています。)
- ウィルコックス、ジェニファー E. (2001)、「エニグマについて」、NSA パンフレット『エニグマを解く: 暗号解読爆弾の歴史』、国家安全保障局暗号史センター、2010 年 3 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2010 年4 月 9 日閲覧ASIN: B0006RLRA4
- ウィンターボサム、FW（2000）[1974]、ウルトラの秘密：ウルトラ作戦、ブレッチリー・パーク、エニグマの内幕、ロンドン：オリオン・ブックス社、ISBN 978-0-7528-3751-2、OCLC 222735270
外部リンク
- Dayton Daily News、Dayton's Code Breakers、Wayback Machineに 2012 年 4 月 2 日にアーカイブされています。
- デイトン コードブレーカーズ Web サイト、DaytonCodebreakers.org
- エニグマを解く - 暗号解読の歴史 Bombe.htm (国家安全保障局)]
- 「エニグマ暗号の破綻」ジャン・バリー著
- 「エニグマ」とインテリジェンス
- 「エニグマ機械とブレッチリー・パーク」サイバーツイスト
- 「ドイツのエニグマ暗号機 - 解読の歴史.htm」。2009年3月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年11月20日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link) - エニグマと呼ばれる謎、ポーランド人とイギリス人がいかにして陸軍のエニグマを解読したかを簡潔にまとめた作品
- 「ドイツの暗号機エニグマ」、Matematik Sider、2014 年 9 月 20 日
- 「ポーランドのエニグマ解読者」、ドイチェ・ヴェレ、2015 年 2 月 17 日（一般向け音声レポート）
- ポーランドの数学者によるエニグマの解読
- ダーモット・チューリング卿は、叔父がエニグマ暗号機で暗号化されたドイツの通信を解読した功績は、ポーランドの数学者グループの研究に基づいていると述べた。チューリング崇拝はポーランドの暗号解読者の役割を曖昧にしてきた。