M-94 暗号装置

25 枚の文字盤から組み立てられた Jefferson ディスク暗号、アメリカ陸軍の M-94 でエンコード・デコードします。秘密鍵となる、各ディスクを軸に通す順序を設定し、暗号文を読み取る行数を何行下にするか選んでから、メッセージを入力してください。すべてはブラウザ内で動作します。

M-94 は 25 枚のディスクから成るシリンダーで、各ディスクにはそれぞれ異なる並べ替えられたアルファベットが刻まれています。鍵はディスクを軸に積み重ねる順序であり、オフセット（母線）は、揃えたメッセージの何行下で暗号文を読み取るかを表します。復号するには同じディスクの並び順とオフセットを使います。暗号化されるのは A から Z の文字だけで、それ以外はすべて無視されます。

モード

シリンダー設定

ディスク並び順（鍵）

25 枚のディスクを積み重ねる順序で、1 から 25 までの数字を任意の並びで記述します。この並び順が秘密鍵です。

オフセット（母線）

揃えたメッセージの何行下で暗号文を読み取るかを、1 から 25 で指定します。デフォルトの 1 は、すぐ下の行を読み取ります。

テキスト

結果

上にテキストを入力すると、ここに M-94 の結果が表示されます。

M-94暗号機の使い方

1
エンコードかデコードを選ぶ
平文を暗号文に変えるにはエンコードを、平文を復元するにはデコードを選びます。デコードには、エンコードに使われたのとまったく同じディスク並び順とオフセットが必要です。
2
ディスクの並び順を設定する
25 枚のディスクの並び順を、1 から 25 までの数字を任意の並びで入力します。この並び順が秘密鍵です。自然な並び順 1 から 25 にはリセットを、新しい秘密の並び順を生成するにはランダム化を使います。
3
オフセットを設定する
オフセット（母線）を 1 から 25 で入力します。これは揃えたメッセージの何行下で暗号文を読み取るかを表します。デフォルトの 1 は、すぐ下の行を読み取ります。
4
メッセージを入力する
テキストを入力または貼り付けます。暗号化されるのは A から Z の文字だけで、スペース、数字、句読点は無視されます。結果とリアルタイムの一文字ずつの計算過程が即座に更新されます。

5
結果を読み取って共有する
結果をコピーまたはダウンロードするか、正確なディスク並び順・オフセット・テキストを再現してツールを開き直すリンクを共有します。相手が一致する設定でデコードできるよう、そのリンクを送りましょう。

M-94 暗号装置を理解する

M-94 暗号装置とは何か？

M-94 は、アメリカ陸軍が 1922 年に採用し、第二次世界大戦の初期まで使用した手動式の暗号装置です。長さ約 4 インチ半のシリンダーで、中央の軸に通された 25 枚のアルミニウム製ディスクから作られています。各ディスクの縁には全 26 文字から成る異なる並べ替えられたアルファベットが刻まれ、各ディスクには識別用の番号が刻印されています。使用する際、操作者は手でディスクを回し、1 つの行がメッセージを綴るようにしてから、別の行を暗号文として書き写します。シンプルでポケットに収まり、電池も電源も不要な M-94 は、重い機械を運べない野戦部隊にとって理想的でした。

同じ基本装置はいくつかの名称で使われました。海軍は自軍版を CSP-488 と呼び、その根底にある考え方はホイール暗号であり、1790 年代にこれを記述した Thomas Jefferson にちなんで Jefferson ディスクとしても知られています。陸軍の M-94 は、Colonel Parker Hitt による再発見をもとに Major Joseph Mauborgne が組み立てたもので、どの 2 枚のディスクも似すぎないように 25 種類の混合アルファベットが慎重に選ばれていました。より高度な M-209 が戦術通信を引き継ぐまで運用され続け、今なお暗号の仕組みを理解するための最も分かりやすく、最も実際に手を動かせる方法の一つであり続けています。

M-94 の仕組み

各ディスクは、その縁に沿って 26 文字を固定だが並べ替えられた順序で持ち、25 枚すべてのディスクが異なる配列になっています。秘密鍵は単純に、ディスクを軸に置く順序です。合意した順序で積み重ねたら、操作者は各ディスクを回転させ、メッセージの最初の 25 文字がシリンダーを横切る 1 本の真っ直ぐな行に揃うようにします。その行に沿って読めば平文が見えますが、その行は送信しないのがミソです。代わりに、シリンダーの周りにある他の 25 行のいずれか 1 行を読み取り、それを暗号文として送信します。

このツールでは、母線とも呼ばれるオフセットによって行の選択を明示します。オフセット 1 はメッセージのすぐ下の行を読み取ることを意味し、2 なら 2 行下、というように続きます。ディスクは 25 枚しかないため、メッセージは一度に 25 文字ずつ暗号化されます。より長いテキストの場合は、実物の装置が動作するのとまったく同じように、同じディスクを同じ順序で次のブロックに再利用します。実物の M-94 では、送信者は予備の行を任意に選ぶことができ、受信者は意味の通る言葉として読める 1 行をシリンダーから探すだけでした。オフセットを固定すると処理が再現可能になるため、ここでの復号は目視による探索ではなく、まさに逆方向のシフトになります。

計算例

ディスクを自然な並び順、すなわち 1 から 25 のままにして、オフセットを 1 に設定します。ここで単語 JEFFERSON をエンコードします。1 文字目の J はディスク 1 に置かれます。このディスクのアルファベットは ABCEIGDJF で始まり、縁を J から 1 つ先に進んで読むと F になります。2 文字目の E はディスク 2 に置かれ H になり、3 文字目の F はディスク 3 で Y になり、というように 9 文字すべてを通して進みます。結果は FHYGMNYBL です。各文字は異なるディスクを使うため、同じ文字が異なるものに暗号化されることもあれば、異なる文字が同じものを共有することもあります。

復号するには、同一のディスク並び順とオフセットを保ち、ツールをデコードに切り替えて FHYGMNYBL を入力します。各ディスクの縁を 1 つ後ろに戻して読むと、元の単語 JEFFERSON が返ってきます。これは暗号の核心を示しています。安全性はすべてディスクの並び順とオフセットにあるのです。25 種類のアルファベットを知っていても並び順を知らない者は膨大な数の可能な配列に直面しますが、正しい並び順があればエンコードとデコードの両方が即座に行えます。

Thomas Jefferson とホイール暗号

M-94 の背後にある考え方は、装置そのものよりはるかに古いものです。1795 年頃、当時アメリカ合衆国国務長官だった Thomas Jefferson は、軸に積み重ねた文字盤から成るホイール暗号を記述しました。これは時代をはるかに先取りした発明でした。彼の覚書はしまい込まれ、1 世紀にわたって忘れ去られました。フランスでは暗号学者の Étienne Bazeries が 1890 年代に非常に似たシリンダーを独自に作り上げました。そのためこの設計は Bazeries シリンダーと呼ばれることもあり、M-94 を Bazeries 暗号と同じ系統に結びつけています。

ホイール暗号は、Colonel Parker Hitt が 1910 年代にストリップ式とシリンダー式を試作したときにアメリカ陸軍で再び姿を現し、Major Joseph Mauborgne が彼の研究から実用的な M-94 を開発しました。こうして、建国の父によって素案が描かれ、失われ、ヨーロッパで再発明された概念が、120 年以上を経てついにアメリカ軍の標準装備になったのです。その長く曲がりくねった歴史は、M-94 が博物館、教室、そして暗号パズルでこれほど愛される理由の一部となっています。

鍵：ディスクの並び順とオフセット

M-94 の強さは 2 つの選択に基づいています。1 つ目はディスクの並び順です。25 枚のディスクでは可能な並び順は膨大な数になり、手作業で試すにはあまりに多すぎます。そしてその並び順こそ、両方の通信者が秘密にし、あらかじめ合意しておかなければならない部分です。このツールでは、1 から 25 までの数字として並び順を入力したり、自然な並び順にリセットしたり、ランダム化を押して新しい秘密の配列を生成したりできます。リンクを共有すると正確な並び順が保持されるため、相手はすでに設定済みの状態でツールを開けます。

2 つ目の選択はオフセット、すなわちメッセージの行と実際に送信する行との間の行数です。歴史的な装置ではこれをメッセージごとに、さらには 1 つのメッセージの途中でも変えることができ、傍受者にとってわずかな不確実性を加えていました。このツールがデフォルトで行うように単一の固定オフセットを保つと、仕組みを示しつつ暗号を完全に可逆にできます。ディスクの並び順とオフセットが合わさって完全な鍵を形成します。両方が正しければ復号は瞬時に行えますが、並び順がなければ暗号文はただの寄せ集めにすぎません。

M-94 はどれくらい安全か？

1920 年代の軽量な野戦暗号としては、M-94 は立派なものでした。高速で電源を必要とせず、単純な頻度分析からは手がかりとなるパターンを生み出さず、ディスクの並び順を毎日変えることで大きな鍵空間が得られました。それが作られた目的である、短く時間に敏感な戦術メッセージにとっては、速度と保護の妥当なバランスを提供しており、まさにそのために軍隊は 20 年間これを携行したのです。

とはいえ、決して解読不可能ではありませんでした。25 種類のアルファベットは真に秘密ではなく、装置が鹵獲されれば明らかになってしまうため、安全性はディスクの並び順だけに依存していました。熟練した暗号解読者は、複数アナグラムと呼ばれる技法を使ってそれを突くことができました。同じ設定で暗号化された複数のメッセージを並べ、平文が現れるまで列を並べ替えるのです。設定の使い回しや予測しやすいメッセージの書き出しは、攻撃をさらに容易にしました。現代のコンピューターに対して M-94 はまったく保護を提供しないため、本物の秘密を委ねるのではなく、歴史の一部、そして教材として楽しむべきものです。

M-94 と他の暗号との比較

M-94 は、完全にハードウェアによって駆動される換字と転置のハイブリッドです。ディスクが各文字を置き換え、行の選択がそれをシフトさせ、そのすべてが電気なしで行われます。これが、同時代の電気機械式の Enigma 機械との違いです。Enigma のローターはキーを押すたびに自動的に進み、暗号を組み替えました。M-94 はより単純で遅いものの、壊れる部品も切れる電源もなく、野戦においてははるかに頑丈です。

Caesar シフト、Vigenère、Playfair のような紙とペンによる古典暗号と比べると、M-94 はわずかな携帯性と引き換えに、はるかに大きな鍵空間と物理的な補助具の便利さを得ています。しかし、これらの歴史的なシステムはいずれも現代の暗号解読には耐えられません。今日、本物の情報を守るには、AES のような十分に検証された現代のアルゴリズムを常に使うべきです。M-94 は、換字、転置、そして鍵管理が実際の暗号の中でどのように組み合わさるかを示す、美しく手に取れる教訓としての地位を獲得しています。

よくある質問

M-94 暗号装置とは何ですか？

M-94 は、アメリカ陸軍が 1922 年から第二次世界大戦まで使用した手動式の暗号装置です。軸に通された 25 枚のアルミニウム製ディスクから成るシリンダーで、各ディスクにはそれぞれ異なる並べ替えられた 26 文字のアルファベットが刻まれています。メッセージを 1 つの行に沿って揃え、別の行を暗号文として読み取ります。海軍版は CSP-488 で、その根底にある考え方は Jefferson ディスク、すなわちホイール暗号です。

M-94 はどのように動作しますか？

ディスクは鍵となる秘密の順序で積み重ねられます。操作者はディスクを回し、メッセージの最大 25 文字が 1 つの行に揃うようにしてから、別の行を暗号文として読み取ります。オフセット（母線）は、その行が何行下かを設定します。25 文字を超えるメッセージは、実物の装置とまったく同じように、同じディスクをブロックごとに再利用します。

Jefferson ディスクとは何ですか？

Jefferson ディスク、すなわちホイール暗号は、M-94 の基になった設計です。Thomas Jefferson は 1795 年頃にこれを記述しました。軸に積み重ねた文字盤を回し、メッセージが 1 つの行に現れる一方で別の行を送信するというものです。それは忘れ去られ、1890 年代にフランスの Étienne Bazeries によって独自に再発明され、最終的にアメリカ陸軍によって M-94 として作られました。

M-94 のメッセージをどうやってデコードしますか？

ツールをデコードに切り替え、暗号化に使われたのとまったく同じディスク並び順とオフセットを入力してから、暗号文を貼り付けます。すると元の平文が現れます。並び順は秘密鍵であり、25 枚のディスクの可能な配列は膨大な数にのぼるため、正しいディスク並び順がなければメッセージは読めません。

M-94 の例を見せてもらえますか？

ディスクを自然な並び順 1 から 25 にし、オフセットを 1 に設定すると、単語 JEFFERSON は FHYGMNYBL にエンコードされます。各文字は異なるディスクに置かれ、出力はそのディスクの縁を 1 つ先に進んで読み取られます。同じ並び順とオフセットで FHYGMNYBL をデコードすると JEFFERSON が返ってきます。

M-94 の鍵は何ですか？

鍵は、25 枚のディスクを軸に通す順序と、オフセットを合わせたものです。両方の通信者はあらかじめディスクの並び順に合意し、それを秘密にしておかなければなりません。このツールでは、1 から 25 までの数字として並び順を入力したり、リセットしたり、ランダム化したりでき、共有リンクが正確な設定を運びます。

オフセット、すなわち母線とは何ですか？

オフセットは、歴史的には母線と呼ばれ、揃えたメッセージの何行下で暗号文を読み取るかを表します。オフセット 1 はメッセージのすぐ下の行を読み取ります。元の装置では送信者が予備の行を任意に選べました。ここでオフセットを固定すると、デコードは目視による探索ではなく、まさに逆方向のシフトになります。

なぜ M-94 は一度に 25 文字を処理するのですか？

装置にはちょうど 25 枚のディスクがあるため、一度に揃えられるのは 25 文字だけです。より長いメッセージは 25 文字のブロックで暗号化され、各ブロックで同じディスクを同じ順序で再利用します。このツールではそれが自動的に行われます。25 文字目の後、次の文字は鍵で指定した並び順の最初のディスクに戻ります。

M-94 暗号はどれくらい安全でしたか？

1920 年代の高速な野戦暗号としては立派なもので、ディスクの並び順による大きな鍵空間を持ち、目立った頻度パターンもありませんでした。しかし 25 種類のアルファベットは装置が鹵獲されれば秘密ではなくなるため、安全性は並び順だけに依存していました。暗号解読者は、同じ設定のメッセージに対する複数アナグラムを使ってこれを破ることができました。現代のコンピューターに対しては、まったく保護を提供しません。

M-94 は Enigma 機械とどう違いますか？

M-94 は手で回す純粋に機械式のシリンダーであるのに対し、Enigma はローターがキーを押すたびに自動的に進み、暗号を組み替える電気機械式の機械でした。M-94 はより単純で遅いものの、頑丈で電池が不要であり、最前線の部隊に適していました。両者とも歴史的なものであり、どちらも現代の基準では安全ではありません。

私のテキストはサーバーにアップロードされますか？

いいえ。エンコードとデコードはすべてブラウザ内で完結するため、あなたのテキストやシリンダー設定がアップロードされたり、記録されたり、保存されたりすることは決してありません。共有リンクでさえ、あなたのデータを URL のハッシュ以降の部分に保持します。ブラウザはこの部分をサーバーに送信することはないため、あなたが共有することを選ぶまでプライバシーは保たれます。