既知平文攻撃

既知平文攻撃( KPA ) は、攻撃者が平文( cribと呼ばれる) とその暗号化バージョン ( ciphertext ) の両方にアクセスできる暗号解読の攻撃モデルです。これらを使用して、秘密鍵やコードブックを暴露できます。「crib」という用語は、第二次世界大戦のイギリスの暗号解読作戦であるブレッチリー パークで生まれました。そこでは次のように定義されていました。

任意の長さの平易な言語（またはコード）の文章。通常、1つ以上の暗号またはコードメッセージを解読することによって得られ、別の暗号またはコードメッセージに出現するか、出現する可能性が高いと考えられており、その暗号またはコードメッセージを解く手段となる場合があります。^{[1] [2]}

— ブレッチリー・パーク 1944 暗号辞典、トニー・セール編、2001 年(PDF)、p. 22

「crib」という用法は、カンニングを指す俗語（例：「私はあなたのテスト用紙から答えを盗みました」）から派生したものです。「crib」はもともと、外国語のテキスト（通常はラテン語またはギリシャ語のテキスト）の逐語訳または行間訳であり、学生が元の言語から翻訳するように指示されることがあります。

クリブの背後にある考え方は、暗号学者が理解不能な暗号文を見ているが、暗号文に含まれると予想される単語やフレーズについての手がかりがあれば、それを破るための「くさび」、つまりテストができるというものです。暗号に対するランダムな攻撃で、それらの単語や（できれば）フレーズが時々生成される場合、正しい方向に進んでいる可能性があることがわかります。それらの単語やフレーズが出現すると、それらを明らかにするために使用した設定を暗号化されたメッセージ全体にフィードバックして、効果的に処理します。

エニグマの場合、ドイツ軍最高司令部はエニグマシステムの全体的なセキュリティに非常に細心の注意を払っており、クリブの問題の可能性も理解していた。一方、日常のオペレーターはそれほど注意を払っていなかった。ブレッチリーパークのチームは、メッセージが送信された時間や、日常的な作戦メッセージを認識することで、平文の一部を推測した。たとえば、毎日の天気予報はドイツ軍によって毎日同じ時間に送信される。軍の報告は規則的なスタイルであるため、すべてのメッセージで同じ場所に「ウェッター」（ドイツ語で「天気」）という単語が含まれている。（地元の気象状況を知っていたため、ブレッチリーパークは平文の他の部分も推測できた。）他のオペレーターも、標準的な挨拶や紹介を送信した。カッタラ低地に駐留していた将校は、報告することは何もないと一貫して報告した。^{[3]メッセージの最後にある} 「ハイル・ヒトラー」は、もう 1 つのよく知られた例である。^[4]

第二次世界大戦中のブレッチリー・パークでは、平文がわかっているメッセージを使用する（さらにはドイツ軍に作成を強制する）ための精力的な努力が行われた。例えば、機雷が不足していたとき、ブレッチリー・パークはイギリス空軍に北海の特定の地域に機雷を「撒く」よう依頼することがあった（この作業は明らかにガーデニングとして知られるようになった）。すぐに送信されたエニグマのメッセージには、機雷の脅威にさらされている地域や港の名前が含まれている可能性が高い。^[5]

ドイツ人自身は、この点では非常に融通が利く。裏切ったドイツの裏工作員が（イギリス人によって書かれた）メッセージをそれぞれの担当者に送ると、担当者はしばしばそのメッセージをエニグマで逐語的に再暗号化し、ベルリンへ送信した。

捕らえられたドイツ人が尋問で、エニグマのオペレーターは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、数字「eins」（「1」）が平文で最もよく使われる文字列であると判断した（ベンフォードの法則）。彼はクリブプロセスを自動化し、平文のすべての位置に「 eins 」が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、エニグマのさまざまなローターの可能な位置、開始位置、およびキー設定がすべて含まれていた。^[6]

ポーランド暗号局も第二次世界大戦前に「ANX方式」で同様に「クリブ」を利用していた（ドイツ人は「AN」（ドイツ語で「to」の意味）に続けて「X」をスペースとして使い、「ANX」というテキストを形成した）。^[7]

米国と英国は、最も機密性の高いトラフィックに5-UCOなどのワンタイム テープシステムを使用していました。これらのデバイスは既知平文攻撃の影響を受けませんでしたが、ポイントツーポイント リンクであり、大量のワンタイム テープが必要でした。ネットワーク化された暗号マシンはクリブに対して脆弱であると考えられ、メッセージを半分に分割して 2 番目の部分を最初に送信し、両端に意味のないパディングを追加するなど、メッセージの先頭と末尾を偽装するためにさまざまな手法が使用されました。後者の方法は、第二次世界大戦中に悪名高い事件を引き起こしました。意味のないパディング「世界は驚異的」が十分に意味をなさず、実際のメッセージの一部であると誤解され、アメリカのウィリアムハルゼー ジュニア提督が計画を変更することになったのです。

1950年代半ばに導入されたKL-7は、既知平文​​攻撃に対して安全であると考えられた最初の米国暗号機でした。[ 8 ^{] : p.37}

古典的な暗号は、通常、既知平文​​攻撃に対して脆弱です。たとえば、シーザー暗号は、対応する平文と暗号文の 1 文字を使用して完全に復号化できます。一般的な単一アルファベット置換暗号では、複数の文字ペアと、異なるペアが 26 個未満の場合は推測が必要になります。

• カディクス
• エニグマの暗号解読
• キス（暗号解読）
• PC ブルーノ
• ポーランド暗号局
• ウルトラ（暗号化）

• Władysław Kozaczuk著、『エニグマ：第二次世界大戦でドイツの機械暗号はいかにして破られ、連合国はいかにしてそれを解読したか』 、 Christopher Kasparek編著、メリーランド州フレデリック、University Publications of America、1984 年、ISBN 0-89093-547-5。 
• Marian Rejewski、「ENIGMA の再構築と Daily Keys の再構築のための我々の方法と、それらの方法を妨害しようとするドイツの取り組みの概要」、Władysław Kozaczukの付録 C 、Enigma、1984 年、241 ～ 245 ページ。
• ウェルチマン、ゴードン（1982）、『The Hut Six Story: Breaking the Enigma Codes』、ハーモンズワース：アレン・レーン、ISBN 0-7139-1294-4
• スミス、マイケル (2006)、「始まり: ブレッチリー パークの戦争」、コープランド、B. ジャック(編)、コロッサス: ブレッチリー パークの暗号解読コンピューターの秘密、オックスフォード: オックスフォード大学出版局、ISBN 978-0-19-284055-4
• ゲッゲル、ローラ（2019年5月29日）。「ナチスの暗号作成エニグママシンがオークションに」。ライブサイエンス。 2020年8月31日閲覧。