Enigma機械シミュレーター

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この機械にはアルファベット26文字のキーしかなかったため、スペース、数字、句読点は入力されません。オペレーターは数字をつづりで書き、ピリオドの代わりにXを書きました。

出力

BDZGO

5文字入力済み

復号するには、同じローター、リング、プラグボード、開始位置を設定して暗号文を入力します。Enigmaは自己逆変換なので、同じ設定で元に戻ります。

Enigma機械シミュレーターの使い方

1. 1. 機械を設定します。 リフレクターを選び、左・中・右の各スロットについて、ローター、そのリング設定、開始時に窓に表示される文字を指定します。
2. 2. プラグボードを差し込みます。 文字のペアを最大10組入力します（例：AV BS CG）。各ペアは、入力時と出力時の両方で2文字を入れ替えます。
3. 3. メッセージを入力します。 入力欄に打つか、キーを押します。この機械にはアルファベット26文字のキーしかなかったため、スペース、数字、句読点はスキップされます。オペレーターは数字をつづりで書き、ピリオドの代わりにXを書きました。
4. 4. 動作を確認します。 窓には最後のキー操作の後のローターの状態が表示され、ランプボードは最後の文字を点灯させ、信号経路とログが各キー操作を追跡します。
5. 5. 同じ設定で復号します。 同じローター、リング、プラグボード、開始位置を設定して暗号文を入力します。3つの例では、公表されているテストケースを読み込みます。

Enigma Iのしくみ

キーを押すと、次の順序で2つのことが起こります。まずローターが回転します。右端のローターは毎回必ず1つ進み、そのリングの切り欠きが1回転ごとに中央のローターを1つ進めます。続いて電流が、キーからプラグボード、右から左への3つのローター、リフレクター、再び左から右へのローター、そして再びプラグボードを通り、ランプを点灯させます。

各ローターはアルファベットの固定された組み替えで、回転すると文字との対応がずれるため、同じキーでも毎回違うランプが点灯します。リフレクターは文字を2つずつ組にするため、この機械は自己逆変換になります。その結果、どの文字も自分自身に暗号化されることはありません。ローターI、II、III、リフレクターB、リングAAA、開始位置AAAの場合、AAAAAと入力するとB、D、Z、G、Oが点灯します。これは、どのEnigmaシミュレーターでも行う最初の標準的な確認です。

リング設定とダブルステップ

リング設定（Ringstellung）は、配線を文字の刻まれたリングに対して回転させます。一方、切り欠きは文字の側に残ります。リングをAAAではなくBBBにすると、同じ5回のキー操作でEWTYXになります。

中央のローターには有名な癖があります。自分の回転位置に達すると、次のキー操作でもう一度進み、左のローターも一緒に進めます。ローターI、II、IIIでADUから始めると、窓はADV、AEW、そしてBFXになります。中央のローターはDからEへ、そしてすぐにFへ進みました。「二重ステップ」の例を読み込むと、その様子を確認できます。

具体例：リングとプラグボードを使ったメッセージ

完全なメッセージの例では、ドイツ語版Wikipediaの「Enigma」記事にある例題が読み込まれます。リフレクターB、ローターI IV III、リング 16 26 08（P Z H）、プラグ AD CN ET FL GI JV KZ PU QY WX です。オペレーターは開始位置QWEを選び、メッセージキーRTZを入力して、EWGを得ました。そしてQWE EWGを平文のまま送信しました。

受信側はQWEを設定し、EWGを入力して、ランプからRTZを読み取ります。RTZに設定すると、暗号文EJZLB SYEQP DWDUE EJJOU PSOFL B…はXAACH ENXAA CHENX ISTGE RETTE T…になります。これはAachen ist gerettet（「アーヘンは救われた」）です。スペースとピリオドはXで表され、地名は二重につづられ、CHはQと書かれています。これはドイツ軍のメッセージの慣習です。

Enigmaの解読：レイェフスキ、ブレッチリー・パーク、チューリング

アルトゥール・シェルビウスは1918年にローター式機械の特許を出願し、1923年に最初の商用Enigmaを販売しました。ドイツ海軍は1926年に改良版を採用し、陸軍は1928年にプラグボードを追加しました。Enigma Iは1930年から使用されています。最初に解読したのはポーランドの数学者たちです。1932年12月頃、ポーランド暗号局のマリアン・レイェフスキが、フランスがドイツ人スパイのハンス＝ティロ・シュミットから入手した日々の鍵を用い、置換の理論を使ってローターの配線を割り出しました。イェジ・ロジツキ、ヘンリク・ジガルスキとともに、日々の設定を見つけるためのジガルスキ・シートと、電気機械式のボンバを作りました。そして1939年7月、ワルシャワ近郊のピリで、ポーランド人はそれらすべてをフランスとイギリスの暗号研究者に共有しました。

ブレッチリー・パークでは、アラン・チューリングがイギリスのボンブを設計しました。これはローターの設定をcrib（暗号解読者が予想した平文）と照合するものです。ゴードン・ウェルチマンの対角線ボードによって効果が大幅に高まり、最初のボンブは1940年3月に設置されました。どの文字も自分自身に暗号化されないため、推測した単語が文字を自分の上に重ねてしまう位置には置けず、これがcribの配置の手がかりになりました。Enigmaや他の暗号から得られた情報は、コードネーム「Ultra」として知られ、連合国にとって大きな助けとなりました。

Enigmaは安全だったか？

紙の上では強力でした。5つのローターから3つを順番に選び、その開始位置と10組のプラグボードのペアで、リング設定を除いて158,962,555,217,826,360,000通りの設定になります（約1.6 × 10²⁰、すなわち67ビット）。しかし、その設計と使い方のせいで破られました。どの文字も自分自身にならず、オペレーターは予測できる言い回しを送り、1940年5月までは各メッセージキーを2回入力していました。今日では、コンピューターが暗号文だけからEnigmaの設定を復元できるため、このシミュレーターは学習用であり、機密保持のためのものではありません。

よくある質問

Enigma機械はどのように動きますか？

キーを押すたびに、まずローターが回り、次に電流がプラグボード、3つのローター、リフレクター、逆順のローター、そして再びプラグボードを通り、ランプを点灯させます。ローターはキー操作ごとに動くため、各文字は異なるアルファベットで暗号化されます。そのため、メッセージ中で繰り返される文字が暗号文でも繰り返されることはありません。

Enigmaのダブルステップの異常とは何ですか？

中央のローターは、自分の回転位置に達すると連続する2回のキー操作で進みます。一度目は右のローターがそこまで進めたときで、次のキー操作で再び進み、左のローターを一緒に進めます。ローターI、II、IIIでADUから始めると、窓はADV、AEW、BFXになります。多くのシミュレーターはこれを誤って再現しますが、このシミュレーターはこの動きを基準にして検証されています。

なぜEnigmaは文字を自分自身に暗号化できないのですか？

リフレクターのせいです。リフレクターは常に文字を別の文字と組にするため、電流は別の配線を通って戻り、点灯するランプが押したキーになることは決してありません。これによって機械は自己逆変換になりましたが、同時に、推測された単語がどこに置けないかを暗号解読者に教えることにもなりました。

Enigmaのメッセージを復号するにはどうすればよいですか？

送信者が使ったのと同じリフレクター、ローターの順序、リング設定、プラグボード、開始位置を設定し、暗号文を入力します。するとランプが平文を綴ります。戦時中のメッセージには暗号化されたメッセージキーも含まれていたため、受信側はまずそのキーを復号し、その後そのキーに合わせてローターを設定し直しました。

Enigma暗号を破ったのは誰ですか？

最初に破ったのはポーランド人です。マリアン・レイェフスキが1932年12月頃にローターの配線を再構築し、イェジ・ロジツキ、ヘンリク・ジガルスキとともに、戦前の数年間Enigmaの通信を読みました。1939年からは、アラン・チューリング、ゴードン・ウェルチマンら、ボンブを操作した多くの女性を含む数千人がブレッチリー・パークで作業を続け、解読を工業的な作業に変えました。