CHAMBER 5 : MECHANISED CRYPTOGRAPHY
開放条件：XVII
Mechanised Cryptography（機械式暗号）とは、名前の通り機械を用いた暗号です。
ここでは、その代表的なものとして、Enigmaが紹介されます。
全体難易度
論理：★★★★☆
閃き：★☆☆☆☆
Enigmaの背景については他にゆずるとして、ここではその暗号特性についてに絞って記載します。
Enigmaの性質
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Enigmaは言ってしまえば、膨大な周期の鍵を持ち、各文字で別の対応表が用いられるsubstitution cipherです。
(Reflectorを持つ)Enigmaは、反転性と無反射性（ある種の不完全性）という2つの性質を持ちます。
反転性とは「暗号化方法と復号化方法が同一である」という性質です。
無反射性とは「各アルファベットは決して自分自身に変換されない」という性質です。
この2つの性質は「任意の内部状態におけるEnigmaの平文と暗号文の対応表は、常に2文字13組のペアとなっている」とまとめられます。
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Enigmaの暗号化・復号化方法
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Enigmaで重要なものは、Scramblerと呼ばれる装置とReflectorと呼ばれる装置です。
Scrambler
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Scramblerは、26箇所から電気信号を受け取り、それらを並び替えて出力する装置です。
例として、下記の構造を持つScramblerを考えます。
A B C D E …
C B A E D …
これは「上下で同じアルファベット同士が導線で繋がっている」として読みます。すなわち
- 上段の左から1番目（A）に入る電気信号は、下段の左から3番目（A）にでてきます。
- 下段の左から5番目（D）に入る電気信号は、上段の左から4番目（D）にでてきます。
また、この装置は、1文字暗号/復号を行う直前に、1文字分回転します。
Scramblerが複数ある場合は、26進法の繰り上がりと同様の規則で、手前から回転します。
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Reflector
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Reflectorは、26箇所から入力される電気信号を、2文字13組となった対応する位置に、電気信号を逆向きにして出力する装置です。
例として、下記の構造を持つReflectorを考えます。
A B C D E …
B A E F C …
これは「上下の同じペア同士が導線で繋がっている」として読みます。すなわち
上段の左から1番目（AB）に入る電気信号は、上段の左から2番目（BA）にでてきます。
上段の左から5番目（EC）に入る電気信号は、上段の左から3番目（CE）にでてきます。
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Plugboard
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また、壁面の図ではPlugboardと呼ばれる装置がついています。これは、入出力装置と最初のScramblerの間に入り2文字n組の単一換字を行います。現実ではn=3,6,8,10で使用されていました。
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Flow
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3枚のScramblerと1つのReflector（及び1つのPlugboard）を使用する場合、電気信号は次のように流れます。
入力
→(Plugboard)→Scrambler1→Scrambler2→Scrambler3
→Reflector
→Scrambler3→Scrambler2→Scrambler1→(Plugboard)
→出力
運用上は、Plugboardの配線と各Scramblerにセットする円版は自由に差し替えられます。
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※解答は、ROT13で暗号化して記載しています。詳しくは、
よくある質問をご参照ください。
PUZZLE 01
HINTs
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HINT 1
HINT 2
HINT 3
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+
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Z(Input)→A(Scrambler)→D(Reflector)→H(Reflector)→V(Scrambler)→U(Output)と変換される。
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ANSWER
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HYGEN
ASIDE
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"解答"は、イギリスの諜報機関でENIGMAの解読作業をしたグループの名前である。
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PUZZLE 02
HINTs
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HINT 1
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右の文章には
- PUZZLE 01と同じEnigma（Scrambler及びReflectorの文字の対応が同じ）だが、現在のScramblerの状態が不明である
- メッセージは常にローマ数字の15で始まる
と記載されている
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HINT 2
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ローマ数字の「15」は"XV"である。
Qを変換するとXに、その次にHを変換するとVになるようなScramblerの初期位置を総当たりで探す。
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ANSWER
PUZZLE 03
HINTs
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HINT 1
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+
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右側には
Scrambler1及びReflector
の構造がPUZZLE 01と同一であること、
また
Scrambler2とScrambler3の構造、Plugboardの配線、Scramblerの順番、Scramblerの開始位置
が記載されている。
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HINT 2
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+
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冒頭の図にもある通り、Plugboardは、Input/Outputと最初のScramblerとの間で単一換字を行う装置である。
全体の装置の流れは
Input→Plugboard→Scrambler2→Scrambler1→Scrambker3→Reflector→Scrambler3→Scrambler1→Scrambler2→Plugboard→Output
となる。
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ANSWER
最終更新：2024年01月09日 00:31
