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ボンベ（英国: / bɒmb /）は、第二次世界大戦中に英国の暗号学者がドイツのエニグマ暗号機で暗号化された秘密メッセージの解読に使用した電気機械装置である。[ 1 ]英国のボンベは、暗号局で暗号学者のマリアン・レジェフスキによって設計されたポーランドのボンバを基に開発されたもので、レジェフスキはそれ以前の機械と合わせて、過去7年間ドイツのエニグマ暗号メッセージを解読していた。
イギリスのボンベの最初の設計は、1939 年にブレッチリー パークの英国政府暗号学校(GC&CS) でアラン チューリングによって作成され[ 2 ]、 1940 年にゴードン ウェルチマンによって重要な改良が考案されました[ 3 ]。エンジニアリング設計と製造は、ブリティッシュ タブレーティング マシン カンパニーのハロルド キーンが担当しました。コードネームVictoryと呼ばれる最初のボンベは1940 年 3 月に取り付けられ[ 4 ] 、ウェルチマンの新しい設計を取り入れた第 2 バージョンのAgnus DeiまたはAgnes は1940 年 8 月までに稼働しました[ 5 ]。アメリカ海軍[ 6 ]とアメリカ陸軍[ 7 ]は後に、同じ機能仕様で独自の機械を製造しましたが、互いに、またポーランドやイギリスのボンベとは設計が異なっていました。
ボンベは、さまざまなドイツ軍ネットワーク上のエニグマ暗号機の日常的な設定の一部を発見するために設計されました。具体的には、使用されているローターのセットとその機械内での位置、メッセージのローターコアの開始位置（メッセージキー） 、およびプラグボードの配線の1つです。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
エニグマは、秘密メッセージの暗号化と復号に使用される電気機械式ローターマシンです。1920年代にドイツで開発されました。キーボードからランプボードへの電気経路を繰り返し変更することで、平文を暗号文に変換し、再び平文に戻す多表式換字暗号が実現されます。エニグマのスクランブラーには、両側に26個の電気接点を持つローターがあり、配線によって電流が両側の異なる位置に分岐されます。キーボードのキーが押されると、電流がスクランブラーの右端にある入力ドラムを通過し、一連のローターを通って反射ドラム（またはリフレクター）に流れ、そこで電流がローターと入力ドラムを通って戻り、ランプボードのランプの1つを点灯させます。[ 11 ]
キーを押すたびに、右側の「高速」ローターが1つ進み、暗号化が変わります。さらに、1回転につき1回、右側のローターが中央のローターを前進させ、同様に中央のローターが左側の（「低速」）ローターを前進させます。各ローターの位置は、窓から見えるアルファベットの文字で示されます。エニグマの操作者は、手動でホイールを回転させて、メッセージの暗号化または復号の開始位置を設定します。ローターの開始位置を示す3文字のシーケンスは「メッセージキー」です。26³ = 17,576 通りの異なるメッセージキーと、3つのローターの異なる位置があります。機械の蓋を開けて圧縮バーを解放すると、スピンドル上の3つのローターを機械から取り外し、そのシーケンス（ブレッチリー・パークでは「ホイール順序」と呼ばれていました）を変更できます。 17,576に6つの可能なホイール順序を掛けると、スクランブラーをセットアップできる105,456通りの方法が得られます。[ 12 ]
105,456 は大きな数ではあるが、[ 13 ]安全性を保証するものではない。総当たり攻撃は可能である。例えば、100 人の暗号係がそれぞれ 1,000 通りの異なるローター設定を使用してメッセージを解読しようとするような場合が考えられる。ポーランド人はローターの位置を簡単に見つけられるようにカードカタログを開発した。イギリスは「EINS」（ドイツ語で「1」を意味する）カタログを作成した。より負担の少ない方法も可能だった。1 日のすべてのメッセージ通信で同じローター開始位置が使用されていた場合、各位置の頻度分析によって多表式置換を復元できた。異なるローター開始位置が使用されていた場合は、一致指数を使用してメッセージの重複部分を見つけることができます。[ 14 ]多くの主要国（ドイツを含む）は、ローターの配線を知っていればエニグマ通信を解読できた。ドイツ軍はエニグマが脆弱であることを知っていた。[ 15 ]
1930 年、ドイツ軍は追加のセキュリティ機能としてプラグボード (ドイツ語でSteckerbrett、各プラグはSteckerであり、イギリスの暗号学者もこの言葉を使用していた) を導入し、ローター・リフレクター システムを通過する前と後の両方で文字をさらにスクランブルしました。エニグマ暗号は自己逆関数であり、文字を相互に置き換えることを意味します。Aが に変換されるとR、 はRに変換されますA。プラグボード変換は自己逆性を維持しましたが、ローターの位置とは異なり、プラグボードの配線は暗号化中に変化しません。この規則性は、ウェルチマンのボンベに対する「斜めボード」の改良によって利用され、その効率が大幅に向上しました。[ 16 ] 6 本のプラグリードを使用すると (14 文字が「ステッカー化されない」まま)、プラグボードのセットアップ方法は 100,391,791,500 通りありました。[ 17 ]
暗号解読者の視点から見て、そして実際エニグマの弱点であったこの機械の重要な特徴は、スクランブラー内のリフレクターが文字をそれ自体として暗号化することを防いでいたことである。そのため、どの位置においても、提案された平文と暗号文で同じ文字を与えるような想定される解法はすべて排除できた。[ 18 ]
第二次世界大戦勃発前、ドイツは軍用エニグマ暗号機に改良を重ねた。1939年1月までにローターが追加され、陸軍と空軍のエニグマでは5つのローターから3つを選択できるようになり（ホイールの順序は60通り）、海軍のエニグマでは8つから3つを選択できるようになった（ホイールの順序は336通り）。さらに、プラグボードには10本のリード線が使用され、6文字だけが未接続のままになった。これにより、空軍と陸軍のエニグマは1.5×10¹⁹通りの方法で設定できるようになった。1941年、ドイツ海軍はUボートとの通信用に回転式リフレクターを備えたエニグマのバージョン（M4または4ローターエニグマ）を導入した。これは1.8× 10²⁰通りの方法で設定できるようになった。[ 17 ]
1941年末までに、大西洋の戦いにおけるドイツ海軍の運命の変化と諜報報告により、カール・デーニッツ提督は連合国がドイツ海軍の暗号化された通信を解読できると確信し、Uボートの通信に使用されていたドイツ海軍のエニグマに配線不明の第4ローターを追加して、ブレッチリー・パークでシャークとして知られるトリトン・システムを作り出した。[ 19 ]これは、追加のローターのためのスペースを確保するために、より薄い反射板の設計と組み合わされた。トリトンは、必要に応じて3ローターの機械と互換性を維持するように設計された。追加の「第4」ローターの1つである「ベータ」は、薄い「B」反射板とペアになり、ローターとリングが「A」に設定された場合、このペアが3つのローターと結合した「B」反射板として機能するように設計された。連合国にとって幸運なことに、1941年12月、この機械が正式に運用開始される前に、ある潜水艦が誤って4番目のローターの位置を間違えてメッセージを送信し、その後、3ローターの機械を模倣するためにローターを正しい位置にしてメッセージを再送信した。1942年2月、ローター数の変更が正式に決定され、連合国はドイツ潜水艦のメッセージを解読できなくなった。しかし、捕獲したUボートから入手したデータによって、4ローターの機械が3ローターの機械を模倣できるだけでなく、メッセージ送信中に4番目のローターが動かないことも明らかになった。このデータと前述の再送信によって、最終的に暗号解読者は「ベータ」と「ガンマ」の2種類の4番目のローターの配線を解明することができた。
1942年前半は、ドイツのUボートにとって「第二の幸運期」であり、連合国船舶への攻撃で再び成功を収めた。米国は対潜水艦戦（ASW）航空機、艦艇、人員、ドクトリン、組織が不足しており、攻撃への準備が不十分なまま参戦したばかりだった。また、新型暗号機エニグマの安全性と、海軍暗号第3号で送られた連合国船団のメッセージを解読できたことも、ドイツの成功に貢献した。1942年1月から3月にかけて、ドイツの潜水艦は米国東海岸沖で216隻の船舶を沈没させた。1942年5月、米国は船団システムを導入し、船舶が街灯に照らされてシルエットにならないように沿岸都市の灯火管制を義務付けたが、連合国船舶の安全性はわずかに向上したに過ぎなかった。連合国が3ヶ月間暗号を変更しなかったこと、そして連合国のメッセージにエニグマ暗号の解読結果が一切含まれていなかったこと（あるいは解読作業中であることすら言及されていなかったこと）が、ドイツ軍にメッセージの安全性を確信させる一因となった。逆に、連合国はエニグマ暗号の解読結果から、ドイツ軍が海軍暗号をほぼ即座に解読していたことを知ったが、暗号変更の遅れによって多くの艦船を失った。
ドイツ軍のエニグマ暗号メッセージを解読するには、エニグマ暗号機の以下の設定を解明する必要がある。これらの設定が分かれば、そのネットワークにおけるその日（ドイツ海軍の場合は2日間）のすべてのメッセージを解読できる。
内部設定（エニグマ暗号機の蓋を開ける必要があった）
外部設定（エニグマ暗号機を開けずに変更できる設定）
ボンベは、一連のホイール順序に対して、指定された文字のローターコアとステッカー（プラグ）パートナーの可能な初期位置を特定しました。その後、手動の手法を使用して復号プロセスを完了しました。 [ 23 ]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、ホイール（ローター）順序とスクランブラーの位置に関する仮定のうち、『さらなる分析』が必要なものを管理可能な数に減らすことでした」。[ 24 ]
ボンベは、複数のエニグマ暗号機を配線で接続した動作を再現する電気機械装置でした。標準的なドイツ製エニグマ暗号機は、一度に3つのローターを使用し、それぞれのローターは26通りの位置に設定できました。標準的なイギリス製ボンベには、エニグマ暗号機と同等のものが36個搭載されており、それぞれ3つのドラムが配線されて、エニグマ暗号機のローターと同じスクランブル効果を生み出しました。ボンベは2つまたは3つのジョブを同時に実行できました。各ジョブには「メニュー」があり、それを複数の異なるローター順序に対して実行しなければなりませんでした。メニューに12文字以下の文字が含まれている場合は、1つのボンベで3つの異なるローター順序を実行できましたが、12文字を超える場合は2つしか実行できませんでした。
エニグマのローターをシミュレートするために、ボンベの各ロータードラムには、反射器への入力用と反射器からの出力用の2組の接点が設けられており、反射信号が別の接点セットを通って戻ってくるようになっていた。各ドラムには104本のワイヤーブラシが取り付けられており、ブラシが装着されたプレートと接触していた。ブラシとプレート上の対応する接点セットは、26個ずつ4つの同心円状に配置されていた。外側の2つの円（入力と出力）は、スクランブラーを一方向に流れるエニグマの電流に相当し、内側の2つの円は、逆方向に流れる電流に相当する。
ドラム内部の2組の入力接点と出力接点間の相互接続は、いずれも該当するエニグマ・ローターのものと全く同じであった。3枚の入出力プレートの内側の2組の接点間には、固定配線が施されていた。そこから回路は左端パネルにあるプラグボードへと続き、プラグボードはエニグマ・リフレクターを模倣するように配線され、その後外側の接点ペアを通って戻った。「両端型エニグマ」の両端には、機械の背面にソケットがあり、そこに26ピンのケーブルを差し込むことができた。
ボンベドラムは、3つのうち一番上のものがエニグマスクランブラーの左ローター、真ん中のものが真ん中のローター、一番下のものが右ローターを模擬するように配置されていました。一番上のドラムはすべて電動モーターで同期して駆動されました。一番上のドラムが1回転するごとに、真ん中のドラムが1つずつ位置を増し、同様に真ん中と一番下のドラムも1つずつ位置を増し、合計で26 × 26 × 26 = となります。3ローターEnigmaスクランブラーの17,576の位置。 [ 25 ] [ 26 ]
ドラムは、どのエニグマローターを模倣しているかに応じて色分けされていた。I 赤、II 栗色、III 緑、IV 黄色、V 茶色、VI コバルト（青）、VII ジェット（黒）、VIII 銀。[ 27 ]
ローターの各位置において、26本のワイヤそれぞれに電流が流れるか流れないかが、ボンベの比較器ユニットでテストされる。多くの位置では、このテストによって論理的な矛盾が生じ、その設定は除外される。テストで矛盾が生じなかった場合は、機械は停止する。
オペレーターは、テストが合格したポイントを見つけ、ボンベの右端パネルにある指示ドラムと指示ユニットの位置を読み取って、候補となる解を記録した。その後、オペレーターはテストを再開した。候補となる解（停止点と呼ばれた）は、誤停止をできるだけ排除するためにさらに処理された。通常、正しい停止点が見つかるまでには、ボンベの誤停止が多数発生した。
ホイール順序のセットに対する候補解は、さらに広範な暗号解読作業の対象となった。これにより、誤った停止が徐々に排除され、プラグボード接続のセットが構築され、ローターアルファベットリングの位置が確立された。[ 28 ]最終的に、その結果は、エニグマを複製するように改造されたタイプックスマシンでテストされ、その復号によってドイツ語が生成されるかどうかが調べられた。[ 29 ]
ボンベランとは、まず暗号解読者がクリブ（暗号文に対応すると考えられる平文の一部）を入手することから始まる。クリブを見つけるのは決して容易ではなく、ドイツ軍の専門用語やオペレーターの通信習慣に関する相当な知識が必要だった。しかし、エニグマが自分自身宛ての手紙を暗号化しないという事実が、暗号解読者にとって助けとなった。これは、平文と暗号文の両方で同じ文字が同じ位置に現れるクリブや位置を多数排除できるため、可能性のあるクリブを暗号文と照らし合わせて検証するのに役立った。ブレッチリー・パークでは、これをクラッシュと呼んだ。
適切なクリブが決定したら、暗号解読者はボンベを配線してクリブを暗号文に対してテストするためのメニューを作成します。以下は、メニューを作成するプロセスの簡略化された説明です。クリブがATTACKATDAWNであり、特定の暗号文、たとえばWSNPNLKLSTCSに対してテストされるとします。クリブと暗号文の文字を比較して、暗号文とクリブの平文のペアを確立します。これらは、図のようにグラフ化されます。関係は相互的であるため、平文のAが暗号文のWに関連付けられている場合、平文のWが暗号文のAに関連付けられている場合と同じであることに留意する必要があります。平文と暗号文の比較における位置1では、文字AはWと関連付けられていますが、Aは位置4のP 、位置7のK 、位置10のTとも関連付けられています。これらの関係性をこのような図にまとめることで、ボンベの接続とドラムの開始位置を設定するためのメニューが提供されました。
図には、ATLK、TNS、TAWCNという3つの文字の並びがあり、これらがループ（またはサイクル、クロージャー）を形成しています。メニュー内のループが多いほど、ボンベが拒否できる候補ローター設定の数が増え、結果として誤停止が少なくなります。
アラン・チューリングは、メニューの文字数とループ数に応じてボンベの停止回数がどれくらいになるかを推定するために、（電子的な補助手段を用いずに）非常に綿密な分析を行った。彼の結果の一部は次の表に示されている。[ 30 ]最近のボンベのシミュレーションでも同様の結果が得られている。
ドイツ軍のエニグマ暗号機には、メインスクランブラーの変更（ Sで示される）の前後で文字（ここではPで示される）を入れ替えるプラグボード（ドイツ語でSteckerbrett ）が組み込まれていました。プラグボードの接続は、暗号解読者にはStecker値として知られていました。プラグボードがなければ、ローターの設定をテストするのは比較的簡単でした。エニグマ暗号機を再現するように改造されたTypex暗号機を設置し、暗号文Aを暗号化して、暗号文Wと比較することができました。一致すれば、次の文字Tを試してSに暗号化されることを確認し、暗号文全体にわたってこれを繰り返しました。いずれかの時点で文字が一致しなかった場合、最初のローター設定は却下されました。ほとんどの誤った設定は、たった2文字のテストで除外されました。このテストは容易に機械化でき、すべての暗号機に適用できました。ローターの設定は17,576通り。
しかし、プラグボードでは、プラグボードによってクリブ文字と暗号文の文字がどのように変換されるかが不明なため、試行的な暗号化を実行するのは非常に困難でした。例えば、最初の位置では、プラグボードの設定が不明だったため、 P ( A )とP ( W )は不明でした。
チューリングがステッカー値（プラグボード接続）を算出するために用いた解決策は、例えばP ( A )やP ( W )の値が未知であっても、クリブにはこれらの値間の既知の関係、つまりプラグボード変換後の値が存在することに着目することであった。暗号解読者はこれらの関係を利用して、ある値から別の値へと推論を進め、論理的な矛盾を導き出すことができた。その場合、検討中のローター設定は除外されることになる。
このような推論の具体的な例を挙げると次のようになります。暗号解読者はP ( A ) = Yと仮定するかもしれません。暗号文と暗号文の比較の 10 番目の位置を見ると、 A はTに暗号化されることがわかります。つまり、式で表すと次のようになります。
関数Pは自身の逆関数であるため、それを等式の両辺に適用すると、次の式が得られます。
これにより、P ( A )とP ( T )の関係が得られます。P ( A ) = Yで、検討対象のローター設定S10 ( Y ) = Q（例えば）の場合、次のことが推測できます。
この枠組みではプラグボード後の値を特定することはできませんが、それらの値間の制約条件は示されます。この場合、P ( A )が既知であればP ( T )が完全に決定されることがわかります。
同様に、 T が位置 8 でLに暗号化されることも確認できます。S 8を使用すると、同様の議論を使用してLのステッカー化された値も推測でき、たとえば、
同様に、位置6では、KはLに暗号化されます。エニグマ暗号機は自己相互性を持つため、同じ位置でLもKに暗号化されます。このことを踏まえ、もう一度議論を適用してP ( K )の値を導き出すことができます。その値は次のようになります。
そして、7番目の位置でも同様の推論を適用して、次の式を得ます。
しかし、この場合、仮定によりP ( A ) = Yと仮定したため、矛盾が生じます。これは、最初の仮定が間違っていたことを意味し、したがって（このローター設定では）P ( A ) ≠ Yとなります（この種の議論は背理法、または「背理法による証明」と呼ばれます）。
暗号解読者は、ボンベをテストするためのプラグボードの相互接続を1つ仮説立てた。その他のステッカーの値とリングの設定は、手作業で算出された。
これらの論理推論を自動化するために、ボンベは電気回路の形をとっていた。電流は回路をほぼ瞬時に流れ、その位置で実行可能なすべての論理推論を表していた。この回路を構成するために、ボンベは、クリブから得られたメニューの指示に従って配線された複数のエニグマ・ローター・スタックのセットを使用した。各エニグマ機には26個の入力と出力があったため、レプリカのエニグマ・スタックは26ウェイケーブルを使用して相互に接続されている。さらに、各エニグマ・スタックのローター設定は、クリブ内の位置によって決まる数だけオフセットされている。たとえば、クリブの5番目の文字に対応するエニグマ・スタックは、最初の文字に対応するスタックよりも4つ先に位置する。
実用的なボンベは、複数のローターを積み重ねて一緒に回転させることで、ローターの配置順序など、エニグマ暗号機の考えられる構成に関する複数の仮説を検証するために用いられた。
チューリングのボンベは理論上は機能したが、十分な数の設定を排除するには非現実的なほど長いクリブが必要だった。ゴードン・ウェルチマンは、エニグマのステッカーの対称性を利用してボンベのパワーを高める方法を考案した。彼の提案は、ボンベの有効性をさらに向上させるダイアゴナルボードと呼ばれるアタッチメントだった。 [ 3 ]
The Polish cryptologic bomba (Polish: bomba kryptologiczna; plural bomby) had been useful only as long as three conditions were met. First, the form of the indicator had to include the repetition of the message key; second, the number of rotors available had to be limited to three, giving six different "wheel orders" (the order of the three rotors within the machine); and third, the number of plug-board leads had to remain relatively small so that the majority of letters were unsteckered. Six machines were built, one for each possible rotor order. The bomby were delivered in November 1938, but barely a month later the Germans introduced two additional rotors for loading into the Enigma scrambler, increasing the number of wheel orders by a factor of ten. Building another 54 bomby was beyond the Poles' resources. Also, on 1 January 1939, the number of plug-board leads was increased to ten. The Poles therefore had to return to manual methods, the Zygalski sheets.
Alan Turing designed the British bombe on a more general principle, the assumption of the presence of text, called a crib, that cryptanalysts could predict was likely to be present at a defined point in the message. This technique is termed a known plaintext attack and had been used to a limited extent by the Poles, e.g., the Germans' use of "ANX" — "AN", German for "To", followed by "X" as a spacer.
チューリングの機械の製作には 10 万ポンドの予算が確保され、ボンベの製造契約はレッチワースのブリティッシュ・タビュレーティング・マシン・カンパニー(BTM)に発注された。[ 31 ] BTM はハロルド「ドク」キーンの指揮下でプロジェクトを進めた。各機械は幅約7 フィート (2.1 m)、高さ6フィート 6インチ (1.98 m)、奥行き2 フィート (0.61 m)、重さ約 1 トンであった。[ 32 ]各ボンベの前面にはドラムを取り付けることができる 108 箇所があった。ドラムは 12 個のトリプレットからなる 3 つのグループに分かれていた。垂直に配置された各トリプレットは、エニグマ暗号機の 3 つのローターに対応していた。ボンベのドラムの入力と出力の接点はケーブル コネクタに接続され、メニューに従ってボンベを配線できるようにした。初期のモデルでは「高速」ドラムは50.4rpmで回転し[ 33 ]、後期のモデルでは120rpmで回転した[ 34 ]。1つのローターオーダーに対して17,576通りの可能な位置すべてをセットアップして実行するのにかかる時間は約20分だった[ 35 ] 。
最初のボンベは「ビクトリー」と名付けられました。1940年3月18日にブレッチリー・パークの「ハット1」に設置されました。チューリングのオリジナル設計に基づいていたため、対角線ボードがありませんでした。[ 36 ] 1940年4月26日、HMSグリフィンは オランダ国旗を掲げたドイツのトロール船（Schiff 26、ポラレス）を拿捕しました。拿捕品には4月23日から26日までのエニグマの鍵が含まれていました。[ 37 ]ブレッチリーは、拿捕した資料と、エニグマの高速ローターがすべて同じ位置にある独創的なボンベのメニューを使用して、この期間に送信されたメッセージの一部を遡及的に攻撃しました。[ 38 ] 1940 年 5 月と 6 月、ブレッチリーは 1940 年 4 月 22 日から 27 日までの 6 日間の海軍通信を解読することに成功した。[ 39 ]これらのメッセージは戦争で初めてドイツ海軍のメッセージを解読したものであったが、この成功により海軍セクションのドイツ海軍の信号組織に関する知識は拡大したものの、海軍の作戦には影響せず、海軍のエニグマのさらなる解読も可能にはならなかった。[ 40 ] 2 台目のボンベは「アグヌス・デイ」と名付けられ、後に「アグネス」または「アギー」と短縮され、ウェルチマンの対角板が装備され、1940 年 8 月 8 日に設置された。「ビクトリー」は後にレッチワースに戻され、対角板が取り付けられた。[ 41 ]ボンベは後に「ハット 1」から「ハット 11」に移された。ボンベは、その色からウィンターボサム大佐によって「ブロンズの女神」と呼ばれた。 [ 42 ]オペレーターたちは、この装置をもっと平易に「巨大な金属製の本棚のようだ」と表現した。[ 43 ]
1940 年中、2 台の機械で 178 件のメッセージが解読され、ほぼすべてが成功しました。ブレッチリー パークの爆撃機が爆撃で失われる危険性があったため、バッキンガムシャーのアドストック、ゲイハースト、ウェーベンドンに爆撃機の出張所[ 44 ]が設置されました。[ 45 ] 1941 年 6 月から 8 月には、ブレッチリー パークに 4 ～ 6 台の爆撃機があり、ウェーベンドンが完成すると、ブレッチリー、アドストック、ウェーベンドンには合計 24 ～ 30 台の爆撃機がありました。ゲイハーストが運用開始されると、合計 40 ～ 46 台の爆撃機があり、約 700 名の Wrens (Women's Royal Naval Service)によって運用される約 70 台の爆撃機に合計が増加すると予想されていました。しかし1942年に海軍の4ローター式エニグマが導入されると、「70基をはるかに超えるボンベ」が必要になった。スタンモアとイーストコートに新しい出張所が設置され、ウェイブンドンとアドストックのボンベはそこに移動されたが、ゲイハーストのサイトはそのまま残された。ブレッチリー・パークに残された少数のボンベは、デモンストレーションと訓練目的のみに使用された。[ 46 ]
戦時下におけるレッチワースのBTM社によるボンベの生産速度は、後にオハイオ州デイトンのNCR社でアメリカが達成した速度には遠く及ばなかった。
エドワード・トラビスは、ジョーンズ軍曹にボンベ整備の全体的な責任を与えた。後に飛行隊長となり、エリック・ジョーンズと混同しないように注意された彼は、初期のボンベ整備技術者の1人で、BTM技術に精通していた。ウェルチマンは、戦争の後半に他の人々がボンベの整備を試みた際に、彼がいてくれたことがどれほど幸運だったかを悟ったと語った。ドラム上の約1500万個の繊細なワイヤーブラシは、テンプレート上の端子と確実に接触する必要があった。ドラム1つにつき104個のブラシがあり、ボンベ1つにつき720個のドラムがあり、最終的には約200個のボンベがあった。[ 52 ]
第二次世界大戦後、約50台のボンベがRAFイーストコートに保管され、残りは破壊された。生き残ったボンベは、おそらく東側諸国の暗号解読に使用された。スミスはボンベの公式史を引用し、「これらの機械の一部は保管されることになっていたが、他の機械は新しい作業を実行する必要があり、16台の機械はメニュー上で比較的忙しく稼働していた」と述べ、「興味深いことに、ほとんどの作業は実行され、操作、チェック、その他の時間は、戦時中の最速の時間よりも速く維持された」と述べている。[ 53 ]
ブレッチリー・パークでは、4 ローターシステムを妥当な時間内に解読できる、はるかに高速なボンベを設計するプログラムが開始された。開発は 2 つの流れで行われた。1 つは、マルバーンの電気通信研究所(TRE)のチャールズ・ウィン・ウィリアムズと郵便総局(GPO)のトミー・フラワーズによって電子センシング ユニットを備えたコードネーム「コブラ」として作成された。[ 54 ]もう 1 つは、レッチワースのBTMのハロルド・キーンによって設計されたコードネーム「マンモス」であった。最初の納入は 1942 年 8 月または 9 月に予定されていた。[ 47 ] 2 つの開発プロジェクトは、2 つのチーム間にかなりの緊張を生み出し、どちらも相手チームの機械の実現可能性に疑問を投げかけた。かなりの内部対立と論争の後、ゴードン・ウェルチマン(当時、ブレッチリー・パークの機械化担当副所長) が介入して状況を解決することを余儀なくされた。結局、コブラは信頼性に欠けることが判明し、マンモスが本格的な生産に入った。[ 55 ]
ブレッチリー・パークの状況とは異なり、アメリカ軍は合同の暗号解読サービスを共有していなかった。実際、アメリカ陸軍の信号情報部（SIS）とアメリカ海軍のOP-20-Gとして知られる組織の間にはかなりのライバル関係があった。[ 56 ]アメリカが参戦する前は、イギリスとの協力関係があったが、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ことが極めて重要だったため、イギリス側はかなりの注意を払っていた。暗号解読者の間では有益な協力関係があったものの、上官がイギリスとアメリカの爆弾を相互利益のために使用する信頼関係を築くには時間がかかった。
1941年2月、アメリカ陸軍のアベ・シンコフ大尉とレオ・ローゼン中尉、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、とりわけブレッチリー・パークのハット7にある日本軍セクションのために「パープル」暗号機のレプリカを持ち込んだ。[ 57 ] 4人は10週間後にアメリカに帰国し、海軍の無線方向探知装置と多くの文書[ 58 ] 、その中には「紙のエニグマ」[ 59 ]も含まれていた。
カリアーは後にこう書いた。
完全な協力体制が敷かれていました。私たちは6号小屋を含むあらゆる場所に行きました。作戦全体を観察し、すべての技術について詳細な説明を受けました。エニグマ解読の最新技術とボンベの操作について徹底的に説明を受けました。私たちは好きなだけメモを取り、関連するすべての作戦を直接観察する十分な機会がありました。[ 60 ]
4ローター式エニグマ暗号機への主な対応策は、アメリカ海軍のボンベ暗号機であり、これは戦時中のイギリスよりもはるかに制約の少ない施設で製造された。
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月に米海軍の暗号解読室（OP-20-G）を訪れ、Uボートの通信を解読することに対するアメリカの重大な関心を認識した。緊急の必要性、英国の技術作業量に対する疑念、そして進捗の遅さから、米国は1942年7月にブレッチリー・パークで米海軍のロバート・エリー中尉とジョセフ・イーチャス中尉が受け取った完全な設計図と配線図に基づいて、海軍ボンベの設計の調査を開始した。 [ 62 ] [ 16 ] [ 63 ] 200万ドルの海軍開発費全額の資金が1942年9月3日に要求され、翌日承認された。
1942年9月、ブレッチリー・パークの副局長エドワード・トラヴィス司令官とドイツ海軍部門長フランク・バーチはワシントンへ向かった。彼らは米国海軍通信局長カール・フレデリック・ホールデンと共に、1942年10月2日に英米協定を締結した。この協定は「BRUSAよりもUKUSA協定の先駆けとしてより強い主張ができる」ものであり、「両国間の特別なシギント関係を確立する」最初の協定であり、「米国が同盟において非常に上級のパートナーであったという点で、UKUSAのパターンを確立した」ものであった。 [ 65 ]この協定はブレッチリー・パークとOP-20-Gの間で「完全な協力」関係を確立した。[ 16 ]
高速ボンベの問題に対する完全電子的な解決策が検討されたが、[ 16 ]実用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。[ 7 ]エンジニアリング開発は、NCRのジョセフ・デッシュが主導した。
OP-20-G に覚書を書いていたアラン・チューリング(おそらく 1941 年) [ 66 ]は、ボンベとその使用方法に関する並外れた幅広い知識のため、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 が製造していたボンベと、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査するよう依頼された。 [ 67 ]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することで、考えられるローターの順序ごとに 1 台ずつ、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。[ 16 ]最初の注文は 96 台に縮小された。
アメリカ海軍のボンベは、イギリスのボンベとほぼ同じようにドラムをエニグマのローターとして使用した。前面に8個、背面に8個のエニグマ相当のローターがあった。高速ドラムは毎分1,725回転し、初期のイギリスのボンベの34倍の速度だった。「停止」は、高速回路に熱電子管（真空管）（主にサイラトロン）を使用して電子的に検出された。「停止」が見つかると[ 68 ]、機械は減速しながらオーバーランし、見つかった位置まで逆回転してそれを印刷してから再起動した。4ローター実行の実行時間は約20分、3ローター実行の実行時間は約50秒だった[ 69 ] 。各機械は幅10フィート（3.0m ）、高さ7フィート（2.1m ）、奥行き2フィート（0.61m ）で、重量は2.5トンだった。
最初の機械は1943年5月3日に完成し、テストされた。6月22日までに、「アダム」と「イブ」と呼ばれる最初の2台の機械は、特に難解なドイツ海軍の暗号、6月9日と10日の将校設定を解読した。 [ 70 ] 1941年に第8小屋の海軍セクションに加わったAPマホンは、1945年の公式報告書「第8小屋の歴史 1939-1945」の中で次のように報告している。
アメリカ製のボンベは、基本的にはイギリス製のボンベと同じだったが、キーン社が生産上の困難から3輪機のフレームで製造せざるを得なかったのとは異なり、アメリカ製はそれよりもかなり優れた性能を発揮した。1943年の晩秋までに、新しいアメリカ製機械が週に約2台のペースで稼働し始め、最終的には約125台に達した。[ 71 ]
これらのボンベは、ブレッチリー・パークとその分局にあったイギリスのボンベよりも速く、すぐに入手しやすくなった。そのため、ハット6だけでなくハット8の作業にも使用されるようになった。[ 72 ]アレクサンダーの「ドイツ海軍エニグマに関する暗号史」では、次のように書かれている。
アメリカ軍が大量のボンベを生産し始めると、信号（暗号文、鍵、メッセージ本文、暗号チャットなど）のやり取りが絶えず行われた。これらはすべて、まず英米共同暗号機CCMで暗号化された後、電報でやり取りされた。暗号文のほとんどは作戦上の緊急性を要するものであったため、迅速かつ効率的な通信が不可欠であり、この点で高い水準が達成された。暗号文とメッセージ本文が改ざん防止のために繰り返された長い暗号文からなる緊急優先信号は、ハット8で信号の書き出しを開始してから、オペレーション20Gで解読が完了するまで1時間もかからなかった。この結果、オペレーション20Gのボンベは、まるで20マイルまたは30マイル離れた我々の前哨基地にあるかのように、ほぼ同じように便利に利用できた。[ 73 ]第8章第11節
121 個のボンベが製造された後、1944 年 9 月に生産が中止された。[ 69 ]最後に製造された米海軍のボンベは、米国国立暗号博物館に展示されている。同博物館の元学芸員であるジャック・イングラムは、2 個目のボンベの存在を知らされ、それを捜索したが、完全な形では見つからなかったと述べている。それが分解された状態で保管され、発見されるのを待っているのか、あるいはもはや存在しないのかは不明である。
アメリカ陸軍のボンベは、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。その製造契約は1942年9月30日にベル研究所と締結された。 [ 74 ]この機械は4ローターではなく3ローターの通信を分析するように設計されていた。「003」または「マダムX」として知られていた。[ 75 ] [ 76 ]エニグマのローターを表すためにドラムは使用せず、代わりに電話タイプのリレーを使用した。しかし、ドラム付きのボンベでは処理できない問題を1つ処理できた。[ 69 ] [ 72 ] 10台のボンベのセットは、合計144個のエニグマ相当の装置で構成され、それぞれ 長さ約7フィート（2.1m ） 、高さ8フィート（2.4m ） 、幅6インチ（150mm）のラックに取り付けられていた。 12の制御ステーションがあり、プラグボードを使用して任意のエニグマ相当のローターを希望の構成に割り当てることができました。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、プッシュボタンを使用して約30秒で実行できました。[ 68 ] 3ローターの運転には約10分かかりました。[ 69 ]
1994年、 BCSコンピュータ保存協会のジョン・ハーパー率いるグループが、ボンベの動作するレプリカを作るプロジェクトを開始しました。 [ 77 ]このプロジェクトには詳細な調査が必要で、レプリカが完成するまでに13年の歳月を要し、その後、ブレッチリー・パーク博物館に展示されました。2009年3月には、エンジニアリング遺産賞を受賞しました。[ 78 ]ボンベの復元品は、2018年5月にブレッチリー・パークの国立コンピューティング博物館に移設され、 [ 79 ]新しいギャラリーは2018年6月23日に正式に再開しました。[ 80 ]
ボンベの上の速いドラムは、エニグマ暗号機の左手の遅いドラムに対応していることを覚えておいてください。
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