パープル暗号

パープル暗号は、機械式暗号の一種。太平洋戦争の開始前から敗戦まで、日本の外務省が使用していた正式名称「暗号機B型」による外交暗号に対して、アメリカ軍がつけたコードネームである。

1. 名称
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アメリカ陸軍は日本の機械式暗号に対して主に虹の色に由来するコードネームをつけていた。パープル暗号は、その一つである。

レッド暗号 : 外務省用の暗号機A型
オレンジ暗号 : 大日本帝国海軍武官用の九一式印字機
グリーン暗号 : 三式換字機
パープル暗号 : 外務省用の暗号機B型
コーラル暗号 : 海軍武官用の九七式印字機三型
ジェイド暗号 : 海軍艦艇用の九七式印字機一・二型日本の機械式暗号には、これらのほかにも何種類かあり、大日本帝国陸軍にはアメリカ陸軍コードネームが不明の“九七式印字機”があるので、名称を混同しないように注意が必要である。

2. 換字方式による分類
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各暗号機を換字原理で分類した表を示す。

出力がタイプライター形式の暗号機 制式年下2桁+“式印字機” 出力がランプボード形式の暗号機 制式年下2桁+“式換字機” 手動式のストリップ暗号装置 制式年下2桁+“式換字盤”外務省暗号機は海軍技術研究所によって生産された。陸海軍で同じ名称の暗号機「九七式印字機」が制定されたのは偶然である。

3. 概要
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太平洋戦争の直前から敗戦まで日本の外務省が使用した。
海軍が作成し、完成したのは1937年だった。
暗号機の正式名称 : 暗号機B型
暗号機の通称 : 九七式欧文印字機、檜
海軍の九七式印字機と同一のもの。
外務省のパープル暗号では、母音と子音を分離して暗号化したので、それが解読の手がかりになった。
“句読点コード”を併用した。
開戦前の1941年初めに、アメリカ陸軍はパープルの模造機を完成し、解読に成功した。また、ソビエト連邦の崩壊後に公開されたミトローヒン文書によって、ソビエト連邦の内務人民委員部も1941年秋に解読に成功していたことが明らかになっている。
解読によって得られた情報を、米国ではマジック  情報と呼び、政府高官の一部に限って配布された。
同年12月8日の真珠湾攻撃の際に、在アメリカ合衆国日本国大使館から宣戦布告覚書文書の手交が遅れ、「だまし討ち」と言われた。しかし実は、ラジオ・トウキョウの受信内容や暗号解読によって、内容は既に米側に知られていた。解読文には「真珠湾を攻撃する」などとは書かれておらず、解読しても知ることが出来たのは、日米開戦の内容のみである。
暗号機は、日本の降伏時に完全に破壊のうえ廃棄されたので、完品は現存しない。在独日本大使館から、スイッチ部分だけが鹵獲されている。
総鍵種類数は大きいが、前世代のレッド暗号が解読された経緯や、上述のように本暗号も解読された事実があり、総鍵種類数を根拠に「パープルの理論解読は不可能、暗号機が盗まれた」と考えることは誤りである。

4. 年譜
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1935年
海軍技術研究所が次世代暗号機の設計を開始。設計主任は田辺一雄。開発生産は海軍技術研究所電気研究部六課内で行った。関係者は特別バッジを胸につけ、作業場には特別警備の守衛を配置、出入り口や窓には警報装置を設けた。
1937年
皇紀2597年に暗号機が完成。海軍は九七式印字機、外務省は暗号機B型と命名。
1939年
2月、パープル暗号は重要な海外公館であるワシントン、ベルリン、ロンドン、パリ、モスクワ、ワルシャワ、ローマ、ジュネーヴ、ブリュッセル、アンカラ、上海、北京で運用を開始。一部の在外公館ではレッド暗号が引き続き使用されていた。したがって、同じの内容の電文が、すでに解読されているレッド暗号とパープル暗号の両方で発信されることがあった。
アメリカ陸軍がパープルの登場に気付き、解読に着手。
アメリカ軍情報部がニューヨーク総領事館から句読点コードの盗写に成功。
1940年
9月、パープル暗号の解読作業が転換期を迎える。
1941年
年明けにアメリカ陸軍はパープルの模造機を完成。1941年だけで227通のうち223通の解読に成功。
4月、大島駐独大使はドイツから「駐米大使宛の外交暗号がアメリカ国務省に解読されている」と警告を受ける。
8月、在外公館でのレッド暗号の運用が終了。
12月、真珠湾攻撃、対米覚書文書の手交が遅れた。
1943年
2月、Venona projectも開始される。
thumb|280px|米国立暗号博物館に展示されている捕獲部品11月、ベルリン→東京 : フランス戦線の視察報告が解読される
1944年
8月、ベルリン→東京 : 大島大使とアルベルト・シュペーア軍需・軍事生産大臣の軍需生産に関する会談報告が解読される。
秋頃、帝国陸軍参謀本部・暗号班の釜賀一夫少佐が九七式欧文印字機について学理検討を行った結果、極めて危険と判断する。
1945年
1月、ハノイ→東京 : ウラン鉱石採掘についての報告が解読される。
5月、ベルリン陥落の際にアメリカ陸軍は日本大使館からパープル暗号機のスイッチ部分を捕獲。これが現存する唯一のオリジナルとなった。
7月、モスクワ→東京 : 佐藤大使によるソビエト連邦仲介の和平工作についての報告が解読される。
9月、大日本帝国、連合国、降伏文書に調印。

5. マジック情報
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パープル解読によって得られた情報をアメリカ合衆国政府はマジック  と呼び、以下の限られた政府高官だけに配付した。

大統領
国務長官
陸軍長官
海軍長官
陸軍参謀総長
海軍作戦部長
陸軍戦争計画部長
海軍戦争計画部長
陸軍情報部長
海軍情報部長

6. 暗号化の仕組み
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パープル暗号を作成するには、句読点コード、暗号機本体、鍵規約が必要だった。

6.1. 句読点コードと分割転置
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パープルはA - Zの26文字だけしか扱えず、数字やスペースは無い。それで原稿を文字通りに打鍵する事は出来なかった。

6.1.1. 句読点コード
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通常、原文はヘボン式ローマ字にして入力する。入力時に、句読点、重要語句、記号および数詞は専用コード  を用いて2文字または3文字のアルファベットに置き換えた。

アメリカ国務省からの文書等、原文が英文の場合はパラフレーズ処理なしに原文のまま打鍵していた。これは危険な行為である。 パラフレーズ: 原文の意味を崩さない程度に書き換えて暗号化すること。または、翻訳された文を回覧する際に書き換えておくこと。具体的には固有名詞を代名詞に言い換える、略語を用いる、文節を入れ替えるなどのテクニックがある。
句読点コードは、1939年にニューヨーク日本総領事館で米国に盗写された。ほとんど更新されなかったと見られる。
秘匿が重要目的ではなく、利便性や文字数の短縮が狙いと思われる。単語用コードには語呂合わせの痕跡が残る。
受信側は、通常のローマ字ではありえない綴りが現れたらコードと判別する。
仮に句読点コードが盗写されることなく定期的に更新され、英単語も変換の対象になっていれば、総合的にパープルの強度は高まる。

6.1.2. 分割転置
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1通の電文が長文の場合は2分割して前後を入れ替える事も有った。12月6日の東郷大臣発野村大使宛電報を例に示す

日本側原稿文第九〇一号 一．政府に於いては十一月二十六日の米側提案に付慎重廟議を尽くしたる結果 対米覚書決定せり 二．右覚書は長文なる関係もあり全部接受せらるるは明日となるやも知れざるも 刻下の情勢は極めて機敏なるものあるに付右御受領相成りたることは差当り 最秘に付せらるる様致され度し 三．右覚書の米側に提示する時期に付いては追って別に電報すべきも右別電接到 の上は訓令次第何時にても米側に手交し得る様文章の整理其他予め万端の手配を 了し置かれ度し

原稿に必要な追記を行い、さらに2つに分割転置する三．右覚書の米側に提示する時期に付いては追って別に電報すべきも右別電接到 の上は訓令次第何時にても米側に手交し得る様文章の整理其他予め万端の手配を 了し置かれ度し 22 第九〇一号　返電八四四号 一．政府に於いては十一月二十六日の米側提案に付慎重廟議を尽くしたる結果 別電九〇二号の対米覚書決定せり 二．右覚書は長文なる関係もあり全部 接受せらるるは明日となるやも知れざるも刻下の情勢は極めて機敏なるもの あるに付右御受領相成りたることは差当り最秘に付せらるる様致され度し 21 終わり

句読点コードを適用しながらローマ字として入力する。この時点で誤字脱字が発生する場合もある。MS CFC MIGI OBOEGAKI WO BEIGAWANI TEJISURUJIKI PTK TEWA OTTE BETUNI DNP SUBEKIMO MIGI BTN SETTONO UEWA KNR SIDAI ITUNITEMO BEIGAWANI SHUKO SIURUYO BUNSYONO SEIRI SONOTA QRQ BANTANNO TEHAIWO RYC SIOKARETASI DD DD FYC KZ ZR BB WDN HQ YN YN PKSI CCF BB CFO SEIFU PYT WA JBB GTS RJK HI NO BEIGAWATEIAN PTK SINCHOBYOGIWO TUKUSITARU KEKKA BTN KZ ZR DD NO TAIBEI OBOEGAKI FOV EIBUN FYX WO KETTI SERI CCF DD CFC MIGI BTN WA CHOBUN NARU KNK MOARI ZENBU FOV JYN BUNI BUNNKATU DADENNSUBESI FYX SETUJYU SERARURUWA MYONITITO NARUYAMO SIREZARUMO KOKKA NO JOSEI KWM KIBINARU MONO ARU PTK MIGI GOJURYO AINARITARUKOTOWA SQS GENPI NI FUSERARURU YO ITASARETASI DD BB OWAR

6.1.3. 受信側の清書
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受信した大使館の暗号機から印字されるのは以下の通りで、これを判読して清書する。米国務省宛ての英文覚書も同様であり、パープル暗号機から印刷された翻訳文は、そのまま手交できる代物ではない。MSCFCMIGIOBOEGAKIWOBEIGAWANITEJISURUJIKIPTKTEWAOTTEBETUNIDNPSUBEKIMOMIGIBTNSETTONOU EWAKNRSIDAIITUNITEMOBEIGAWANISHUKOSIURUYOBUNSYONOSEIRISONOTAQRQBANTANNOTEHAIWORYCSI OKARETASIDDDDFYCKZZRBBWDNHQYNYNPKSICCFBBCFOSEIFUPYTWAJBBGTSRJKHINOBEIGAWATEIANPTKSI NCHOBYOGIWOTUKUSITARUKEKKABTNKZZRDDNOTAIBEIOBOEGAKIFOVEIBUNFYXWOKETTISERICCFDDCFCMI GIBTNWACHOBUNNARUKNKMOARIZENBUFOVJYNBUNIBUNNKATUDADENNSUBESIFYXSETUJYUSERARURUWAMYO NITITONARUYAMOSIREZARUMOKOKKANOJOSEIKWMKIBINARUMONOARUPTKMIGIGOJURYOAINARITARUKOTOW ASQSGENPINIFUSERARURUYOITASARETASIDDBBQWARI

6.2. 暗号機本体
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暗号化と復号は、各文字が母音か子音かによって、次の2種類に分けて行われた。

6字側  母音 A,E,I,O,U,Y 20字側  子音 B,C,D,F,G,H,J,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,V,W,X,Z機構の概要を示す。

暗号機は入出力用タイプライター、プラグボード、ロータリーラインスイッチ、スイッチ駆動制御から構成される。
暗号化と復号の切替えは、ロータリーラインスイッチ通過方向を電気的に切り替えて行う。
原字×プラグが母音  の場合は 6字側スイッチを通過する。 暗号化: 暗字 = 原字 × プラグ × スイッチ6 × プラグ-1 復号: 原字 = 暗字 × プラグ × スイッチ6-1 × プラグ-1
原字×プラグが子音の場合は 20字側スイッチを通過する。 暗号化: 暗字 = 原字 × プラグ × スイッチI20 × スイッチII20 × スイッチIII20 × プラグ-1 復号: 原字 = 暗字 × プラグ × スイッチIII20-1 × スイッチII20-1 × スイッチI20-1 × プラグ-1

6.2.1. タイプライター
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入力はキーボード形式。
出力は電動タイプライターによる自動印字。黒沢商会の国産タイプライター「スミス」を利用した。

6.2.2. プラグボード
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暗号強度を上げるためにプラグボードが設定され、配線規約の理論総数は26!=4.03ｘ1026である。
パープルは運用開始時からArtificial wordsにこだわらなかったが、暗号機自体はレッド暗号と同様にArtificial words対応仕様になっていた。つまりプラグボード規約を母音-母音に限定指示するだけで容易にArtificial wordsが暗号文として出力される。
プラグボードは入力側と出力側で2つあり、双方の配線は共通規約にするように指定されていた。
例えば、入力側プラグボード規約が次のとおりの場合
キーボードからの入力
NOKTYUXEQLHBRMPDICJASVWGZF
スイッチへの出力
AEIOUYBCDFGHJKLMNPQRSTVWXZ
出力側プラグボード規約は次のとおりに指定する。
スイッチからの入力
AEIOUYBCDFGHJKLMNPQRSTVWXZ
タイプライターへの出力
NOKTYUXEQLHBRMPDICJASVWGZF
明らかにプラグボードは単換字でしかなく、パープルの心臓部であるスイッチ換字がなければ暗号強度には全く寄与しない。
2つのプラグボードを共通規約にしたのは、作業利便性を意図したと考えられる。もし異なる規約にすると、暗号強度が向上する反面、暗号化 - 復号を切り替えるたびに計52本のプラグコードを総入れ替えする必要がある。共通規約にしておけば、プラグボードを変更せずに、1台の暗号機で暗号化と復号ができる。

6.2.3. ロータリーラインスイッチ
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多表の切替えは、自動電話交換機用バーネー式ロータリーラインスイッチ  を電動駆動した。
レッド暗号では多数の電気接点が頻繁に接触不良を起こしたので接点掃除が必須であった。そこで田辺技師の助手である鈴木恵吉技師はロータリーラインスイッチに着目した。
多数のワイパーを同期駆動させた場合、絶縁ベークライトが湿度により厚さが変わるのでワイパーがバラバラになる欠点があった。そこでワイパーを角孔化したり、複数のスイッチを同軸結合させる工夫をした。 6字側スイッチ  25の互いに無関係な多表を1段だけ。 20字側スイッチ  25の互いに無関係な多表を切り換えるスイッチ  を3段に組み合わせた。
スイッチの順序は固定されていて、暗号化時は I→II→III であり、復号時は III→II→I だった。

6.2.4. スイッチ駆動制御
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各スイッチは一方向だけに1段階ずつ回転し、逆転機能はない。

6.2.4.1. 6字側スイッチ
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換字する文字が6字側・20字側のどちらであっても、6字側スイッチは1文字を換字するごとに1段階進み、その周期は25字である。

6.2.4.2. 20字側スイッチ
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20字側の3つのスイッチ  に6通りの駆動モードを設定した。換字する文字が6字側・20字側のどちらであっても、1文字を換字するごとに I, II, III のうち1つだけが1段階進む。

従来、パープル暗号機のスイッチはオドメーターのように駆動し、その周期は25×25×25=15,625字とされてきた。しかし、実際はやや複雑である。

中速に指定されたスイッチは、6字側が第25表→第1表に進むときに連れ回りして1段階進む。
低速に指定されたスイッチは、中速が第25表→第01表に進む1文字前に1段階進む。
高速に指定されたスイッチは、中速または低速が進まない場合に1段階進む。

6.3. 鍵規約
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パープル暗号用には2つの暗号書があった。
「暗号書 甲」は一般的な操作要領書。
「暗号書 乙」はロータリーラインスイッチとプラグボードの設定指示書。

6.3.1. ロータリーラインスイッチ規約
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120通りの開始位置が指定され、暗号員はランダムに開始位置を選ぶ。
各開始位置には5桁の開始符があり、これに秘匿処置を行った。例として1941年12月7日に第14部送信に用いた15739の場合は、
まず15739を転置処理して59317にする。
さらに毎月変更の鍵数字を算術加算する。例えば12月は03210なので59317+03210=62527を電文冒頭に打電する。

6.3.2. プラグボード規約
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暗号書には50ページに各20行の配線が記載され、計1,000通りの配線が指示されていた。
送信日が同じであれば、各国の在外公館は共通の配線規約である。
なお暗号書に印刷された配線をさらに転置処理して使用した。転置規約は運用時期によって異なる。
例として1941年12月6日送信の配線規約を以下に示す。
送信月と送信日の数字を合計してそのページを開く
そのページの最下行から送信日の数字だけさかのぼる
選ばれるのは下から6行目になる。
SUQDIAKXZVYGMLOJRENFWPTHBC
別途指示された転置鍵を下に書き出す。
19,15,07,23,11,02,08,18,03,14,24,25,17,13,22,04,05,26,16,06,1,10,21,12,09,20
鍵の順番に暗号書の配線を並べ替える。

6.4. 鍵規約数の理想と実態
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実際に使用した鍵は、理論最大値のわずか 1.27 × 10-28 に過ぎない。

6.4.1. 理論的な鍵規約数
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プラグボード 26! = 約4.03×1026通り ロータリーラインスイッチ開始位置 25表のスイッチが4個で、25ｘ25ｘ25ｘ25=390,625通り ロータリーラインスイッチの駆動モード 6通り 総鍵規約数 計 26!×25×25×25×25×6=9.45×1032通り

6.4.2. 実際の鍵規約数
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プラグボード 1,000通り ロータリーラインスイッチ開始位置および駆動モード 120通り 総鍵規約数 計 1,000×120=120,000通り

6.4.3. 高木貞治博士の試算
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田辺技師らはパープル暗号機の強度評価を東京大学の数学者、高木貞治博士に依頼した。高木博士の「兆以上の変化があることは間違いないが、それ以上の正確な計算はちょっと出ない」と回答。海軍は暗号解読を知らない数学者の評価を頼りに暗号機を正式採用したわけである。

7. パープル暗号電文の翻訳例
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7.1. 暗号文
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1941年12月7日、東京→ワシントン間のパープル暗号電文における米国側翻訳を例に挙げる。
傍受された暗号文冒頭ZTXOD NWKCC MAVNZ XYWEE TUQTC IMNVE UVIWB LUAXR RTLVA RGNTP CNOIU PJLCI VRTPJ KAUHV MUDTH KTXYZ ELQTV WGBUH FAWSH ULBFB HEXMY HFLOW D?KWH KKNXE BVPYH HGHEK XIOHQ HUHWI KYJYH PPFEA LNNAK IBOOZ NFRLQ CFLJT TSSDD OIOCV T?ZCK QTSHX TIJCN WXOKU FNQR? TAOIH WTATW V

7.2. 鍵規約
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プラグボード　当日の配線は、次のとおり。キーボードからの入力 ｜NOKTYUXEQLHBRMPDICJASVWGZF スイッチへの出力 ｜AEIOUYBCDFGHJKLMNPQRSTVWXZ スイッチからの入力 ｜AEIOUYBCDFGHJKLMNPQRSTVWXZ タイプライターへの出力｜NOKTYUXEQLHBRMPDICJASVWGZF

各スイッチの開始位置と駆動モードは、次のとおり。

7.3. 紙とペンによる翻訳例
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冒頭20文字分のワークシートを示す。
スイッチ開始位置を1行目に記入し、その下は駆動制御ロジックに従って埋めていく。17→18文字目で20字側スイッチIIIが6字側スイッチと連動駆動し、そのとき高速スイッチは駆動が保留されていることに注意。
プラグ変換表を見て暗字を変換する。
母音  かどうかを確認し、
母音のときは、6字側の換字表を見て変換する。
子音のときは、20字側III → 20字側II → 20字側I の順に換字表を見て変換する。
最後にプラグ変換表を見て原字を得る。

7.4. 句読点コード処理
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翻訳文をまずローマ字部分と句読点コードに分かち書きする。FOVTA TAKID ASINI MUIMI NOMOX IWOIR UBESI FYXXF CKZZR DXOOV BTNFY XFAEM EMORA NDUMF IOFOV OOMOJ IBAKA RIFYX RAICC YLFCB BCFCT HEGOV E?NME NTOFJ APANL FLPRO MPTED BYAGE NUINE DESIR ETOCO METOA NAMIC ABLEU NDERS TANDI N?WIT HTHEG OVERN MENTO FTHE? NITED STATE S

FOV TATAKIDASI NI MUIMI NO MOXI WO IRU BESI FYX XFC KZ ZR DX OOV BTN FYX FAE MEMORANDUM FIO FOV OOMOJI BAKARI FYX RAI CCY LFC BB CFC THE GOVE?NMENT OF JAPAN LFL PROMPTED BY A GENUINE DESIRE TO COME TO AN AMICABLE UNDERSTANDIN? WITH THE GOVERNMENT OF THE ?NITED STATES

句読点コードの原語を当てはめる。必要に応じて脱字判読  や誤字修正  を行う。　 FAE : 外国語の始まり FIO : 外国語の終わり FOV : ( FYX : ）