秘話
その後、第一次世界大戦が始まると無線技術は急速に進歩した。第一次世界大戦では飛行機が偵察など様々な用途に使われるようになったが、この頃の飛行機は開放型のコックピットだったため、操縦士や偵察員にとって騒音や振動が多く狭い機上でのモールス符号を用いた無線電信による通信は非常に難しかった。そのため機上で通話ができるようアメリカのSCR-68(英語版)のような軍用の無線電話機が開発された 。
無線電話がこのような用途に利用され始めると共に通信内容の盗聴、傍受の危険性も増した。軍用無線電信では情報の流出を避けるための暗号化が行われていたが、無線電話でも同様の対策が必要になってきた。
また、この頃は無線の技術が急速に一般化していった時代でもあった。アメリカで1915年から1年間の間に許可した商業の無線局は200局未満だったが、自作の無線機で通信を行うアマチュア無線局の認可数は8489局もあった。受信のみを行う無許可のアマチュア無線局は15万局と推定されている。 業務用や軍事用に無線電話が使われるようになり利用範囲が拡大するに従い、アマチュアによる傍受も大きな問題になってきた。
無線電話の利用は1920年代になっても拡大し続けた。例えば、1927年1月7日にニューヨークとロンドンとの間で初めての一般向けの国際無線電話が開通した。 この成功を元に、翌年にはニューヨークからベルリンやブエノスアイレスにも短波帯を使い無線で通話ができるようになった。
アナログ方式の秘話装置はアナログスクランブラーとも呼ばれ、アナログ信号の音声信号を加工し聞き取れないよう全く別のアナログ信号に変換する。デジタル方式との違いはアナログ通信回線を使うことで 、内部処理はアナログ処理、デジタル処理のいずれでも構わない。アナログ回路を用いるもの以外に、DSPを用いてデジタルフィルター処理などを行った後に再度アナログ信号に戻すものもある。 一般にデジタル信号の伝送には広い周波数帯域の回線やノイズの少ない高品質の回線が必要とされるのに対し、アナログ信号に変換する秘話装置は音声信号と同じ帯域の無線回線や電話回線で送ることができ、送受信に使う装置もアナログ音声用のものをそのまま流用できることが多い。従来の回線や送受信機をそのまま使え導入が容易だったこともあり、長い間秘話装置の主流はアナログ方式だった。
アナログスクランブラーで用いられるアナログ信号の代表的な操作方法を以下に示す。
周波数領域 (frquency domain) で操作(音声周波数の反転、周波数領域毎にブロック分けして入替など)
時間領域 (time domain) で操作(時間の反転、時間毎にブロック分けして入替、時間の圧縮/伸長など)
エニグマ暗号の解読方法やイギリスからの情報を元にアメリカでも開発を行っていたエニグマ暗号の解読機Bombeについての情報交換を行い、またSIGSALYに関する情報の提供を受け分析を行った。この時ベル研究所でSIGSALYの暗号方式が本当に安全かどうかの解析を行っていたシャノンにも会っている。
チューリングは兵員輸送船のエンプレス・オブ・スコットランド号でUボートかまだ多く活躍する大西洋を横断して1943年3月29日に無事帰国し、ブレッチリー・パークに戻った。その後SIGSALYに関する情報を利用して1943年5月から無線式の秘話装置 Delilah (ディライラ) の開発を開始した。チューリングはしばらくブレッチリー・パークにいたが、ディライラの開発に専念するため1943年末に無線諜報を扱うMI8 (Military Intelligence, Section 8; Radio Security Service) の拠点があったハンスロープ・パークに移動した。
この秘話装置の名前は旧約聖書に登場する「人を欺く」女性デリラにちなんだもので、その当時のハンスロープ・パークの同僚で戦後もチューリングの下で研究を行うことになるロビン・ガンジー (Robin Oliver Gandy) が名付けた。
ベル研究所でSIGSALYに必要な膨大な装置類やサンプリング定理の説明を受けたチューリングは、より単純でコンパクトな秘話装置の作成を目指した。SIGSALYで使われている音声信号の圧縮技術ボコーダーは暗号化のための本質的な部分ではないと考え、ディライラでは音声信号を十分高いレートで直接サンプリングし乱数を加えることで暗号化する方式とした。
変換領域スクランブル (Transform Domain Scramble) とは何らかの線形変換を用いてスクランブルを行う方法である。サンプリングした音声信号を変換により全く異なる係数に展開した後に係数の並べ替えを行い、逆変換により時間領域のアナログ信号に戻して送出する。受信側では、受信した信号をサンプリングして送信側と同じ変換を行い、得られた係数列を送信側と逆に並べ替えて元の配置に戻してから逆変換を行って音声信号を復元する。デジタル信号処理とハードウェアの発達により、このような処理を手軽に行うことができるようになった。
使用される変換として、離散フーリエ変換 (Discrete Fourier Transform, DFT)、離散コサイン変換 (Discrete Cosine Transform, DCT)、離散ウォルシュアダマール変換 (Discrete Walsh Hadamard Transform) や偏長球波動関数 (Prolate Spheroidal Wave Function) を用いる方法などがある。離散フーリエ変換を用いる場合は音声信号を周波数領域で置換を行う帯域分割方式の一種と考えることもでき、アナログフィルタを用いる古典的な方法と比べはるかに秘話性を高くできる。
これらの変換の中で、DFTやDCTはスクランブル後の信号の了解度である残留了解度が低い。インプリメントも比較的容易である。
変換は一定の長さの時間単位(フレーム)で行われ、その中に含まれる N 個の音声信号のサンプル値を変換により別の N 個の係数に展開する。
最も一般的なのは、音声信号を周波数と時間の2次元のブロックに分解しそれらを時間と周波数の両方で入れ替える方式である。
それ以外に、音声信号を変調して極性を不規則に反転させる方式(振幅反転方式)や、送信側で雑音を加え受信側で雑音を引く方式(雑音混入方式)などが知られている。
なお、周波数領域、時間領域のいずれでも、入れ替えるブロックの数が多ければ多いほど入れ替えのパターンも増えるため第三者による解読が難しくなるが、時間領域の入替の場合にはいったん内部に記憶してから入れ替える必要があり、ブロックの数を増やすほど音声自体の遅延も大きくなりエコーの問題も発生する。そのためあまりブロック数を増やすことはできない。またブロックをあまり高速に入れ替えると必要な周波数帯域が広がってしまい、音声用の通信回線をそのまま流用できるというアナログ方式のメリットが生かせなくなる。 一般的なデジタル方式の暗号化処理では暗号鍵の長さが長くなるほどデータの入れ替えや変換のパターンが多くなり暗号強度が強くなるが、アナログスクランブラーでは入れ替えのパターンがあまり多くない。デジタル方式と比較すると解読は比較的容易なため、基本的に安全ではない。
周波数領域のスクランブラーの例を以下に示す。