フィアルカ

フィアルカ
ロシアの先進的な暗号機フィアルカ（M-125）
分類	ローターマシン
業界	軍隊
パワード	はい

暗号学において、フィアルカ (M-125) は冷戦時代のソ連の暗号機の名前である。ローターマシンであるこの装置は、10 個のローターを使用し、各ローターには 30 個の接点があり、機械的なピンでステップを制御している。また、パンチカード機構も使用している。フィアルカはロシア語で「すみれ色」を意味する。この装置は秘密にされていたため、2005 年頃までこの装置に関する情報はほとんどなかった。^[1]

Fialkaには、マシン前面の右側に5 段階の 紙テープリーダーがあり、上部に紙テープ パンチとテープ印刷機構があります。マシンのキー入力用のパンチ カード入力は左側にあります。Fialka には 24 ボルトの DC 電源が必要で、外部セレクタ スイッチによって 100 ～ 250 VAC、50 ～ 400 Hz の電力を受け入れる別の電源が付属しています。^[2]

この機械のローターにはキリル文字が書かれており、ローターには30ポイント必要である。これは、ラテンアルファベットに対応する26接点ローターを備えた多くの西側の同等の機械とは対照的である。キーボードには、少なくとも東ドイツ起源の例では、キリル文字とラテン文字の両方のマークがあった。少なくとも2つのバージョン、M-125-MNとM-125-3MNの存在が知られている。M-125-MNには、ラテン文字とキリル文字を処理できるタイプホイールがあった。M-125-3MNには、ラテン文字とキリル文字で別々のタイプホイールがあった。M-125-3MNには、コードブックや数値暗号のスーパー暗号化で使用するために、シングルシフト文字、文字と記号付きのダブルシフト、数字のみの3つのモードがあった。

Fialka ローター アセンブリには、車軸に取り付けられた 10 個のローターと、30 x 30 の整流子(Kc 30x30) があります。整流子は、互いに直角に配置された 30 個の接点ストリップの 2 セットで構成されています。パンチ カードは、ユニットの左側のドアを介して 2 セットの接点の間に配置されます。各パンチ カードには 30 個の穴があり、行と列のペアごとに 1 つの穴があり、それによって30 個のローター接点ラインの順列が指定されます。この機能は、エニグマ マシンのプラグ ボードに相当しますが、エニグマでの文字のペアごとの交換とは対照的に、接点の完全な順列を提供するため、はるかに強力です。テストの目的で、ヌル順列を入力するために三角形のプレートが使用されました。

ローターには2つのタイプがあります:

• M-125-3MN で使用される分解可能な ( zerlegbar ) ローター。ローター セットの名前は「PROTON」です。分解可能なローターは、電気接点とスクランブル配線を備えたインサートと、ローターのステップを制御する機械ピンを備えた外側のリングで構成されています。キー セットアップの一部として、ステップ制御ピンは外側のリングに対して回転できます。内側の電気リングも外側のリングに対して回転でき、サイド 1 またはサイド 2 を上にして 2 つの方法のいずれかで挿入できます。
• M-125-MN で使用される一体型ローター。これらには電気接点と機械ピンの両方があります。唯一の重要な調整は、車軸上のローターの順序と初期のローター設定です。一体型ローターと互換性のある分解可能ローターの組み合わせは 1 つあります。公開された東ドイツのマニュアルの 1 つには、少なくとも東ドイツ人が後に分解可能ローターの追加機能の使用をやめ、一体型互換モードでのみ使用したことを示唆する、タイプ入力された補足事項と手書きの補足事項が含まれています。

隣接するローターは反対方向にステップする。予備のローターアセンブリは、ユニットの上部カバー内に保管することができる。Fialkaマシンは、もともと2セットのローターとともに納品され、1つはマシンアセンブリ内に黒い文字で、もう1つはダストカバー内の金属シリンダーに赤い文字で提供された。^[3] Enigmaの設計における唯一の最も重要な欠陥は、文字の置き換えが相互的であり、特に文字が自分自身を暗号化できないことだった。^[4]ロシア人は明らかにこのことから学び、文字が自分自身を暗号化できるようにFialkaを設計した。^[5]ホイールの規則的なステップやプラグボードの限られた効果など、Enigmaの他の弱点もFialkaで改善された。

Fialka のキー マテリアルは、日次キー ブック、メッセージ キー ブック、およびブロードキャスト トラフィックのメッセージ識別子ブックで構成されています。日次キー ブックには、1 か月分の日次キーが含まれています。日次キーは、キー テーブル (キリル文字) とパンチ カードで構成されています。固定ローター システムの場合、キー テーブルは、車軸上のローターの順序と、ブロードキャスト メッセージのインジケーターを復号化するために使用される初期ローター設定を指定します。名前が示すように、日次キーは 24 時間有効 ( NSA 用語では暗号期間) で、00:01 に変更されました。分解可能なローターの場合、テーブルは、各外側ローターの電気インサート、上を向く面、および外側ローターに対するインサートの向きも指定します。以下は、毎月 14 日に使用する M-125-3NM 日次キー テーブルの例です。

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メッセージ キー テーブルには、各メッセージで使用されるローターの初期設定が含まれていました。メッセージ キーは 1 回しか使用できませんでした。キー マテリアルはホイルで覆われたパッケージで配布され、毎日のキー テーブルとパンチ カードは、各項目の間にミシン目が入ったポーチに扇形に折り畳まれていました。その他のテーブルはサイド ポーチに収められていました。

さまざまな暗号化デバイスの設計要因により、さまざまな程度でシステムのセキュリティを侵害する可能性のある物理的な情報漏洩が発生する可能性があります。これは一般にサイドチャネル漏洩またはTEMPESTとして知られています。以下では、Fialka の設計で採用された適切な対策について説明します。

Fialka は、どの (5 ビット) エンコード文字が印刷されるか、または紙に穴があけられるかに応じて、異なる量の電流を消費します。電源が主電源に接続されている場合、盗聴者が小さな電力変動を観測する可能性があります。

主電源の変動を隠すため、データケーブルがフィアルカマシンから電源ユニット（PSU）にフィードバックされ、どの文字が出力されているかを示し、電源が異なる負荷を補正できるようにしました。PSUは、フィードバックケーブルからの信号に応じて電力が供給される5つの人工負荷抵抗器を備えた補正回路を備えて設計されました。^[6]これに加えて、PSUは電力線に強力なノイズ信号を注入し、暗号を危険にさらす可能性のある残りのグリッチや過渡的影響をさらに隠します。

Fialka の設計は、Enigma、スイスのNEMA 、米国の KL-7など、当時のローター ベースの暗号機から派生したものです。NEMA は電気ローターが 5 つしかなかったのに対し、Fialka は 10 個あり、さらに NEMA にはパンチ カード整流子やプラグ ボードなどの同等のものがありませんでした。Fialka は、電気ローターが 8 つあり整流子も備えていない米国のKL-7に最も似ていますが、キーボードの整流スイッチにより、反射器 ( Enigmaシステムの弱点であることが証明されていました) が不要になりました。

• エニグマ
• KL-7
• ネマ

• ボルシェフスカヤ、アンナ（2019年4月27日）。「ソ連の解読不可能な暗号：フィアルカ諜報機関の隠された歴史」。Foreign Policy 。 2021年12月3日閲覧。
• Gu, Matthew (nd). 「Fialka: The Bigger, Better, Russian Enigma」. Wonders & Marvels . 2021-12-03閲覧。
• 国家人民軍（1978年12月）。「M-125作戦（Nutzung）マニュアル、DV A 040/1/321」（PDF）（ドイツ語）。ドイツ民主共和国。 2021年12月3日閲覧。Tom Perera 博士からのスキャンされた PDF。
• Perera, Tom; Hamer, David (2005). 「概要: ロシア冷戦時代の M-125 および M-125-3MN Fialka 暗号機」www.w1tp.com . エニグマ博物館. 2021-12-03に閲覧。

• M-125 フィアルカ — 暗号博物館
• M-125-3 フィアルカ暗号機 — ベルリンのドイツスパイ博物館
• ロシアのフィアルカ（＝バイオレット）10ローターデバイス — ニック・ゲスラー
• ロシアの M-125 フィアルカ — Jerry Proc 著