レッド暗号

レッド暗号とは、大日本帝国期の外務省が外交用として使用していた機械式暗号、正式名称「暗号機A型」（通称：九一式欧文印字機）に対し、アメリカ合衆国陸軍が付与したコードネームです。アメリカ海軍ではM-3とも呼称されました。本暗号機は「クリハ暗号」を参考に設計されたものの、当時の国際的な外交用機械式暗号の中では比較的強度に乏しい部類に属すると評価されています。

歴史と各国の解読

皇紀2591年（1931年）に完成したこの暗号機は、運用開始からほどなくして各国の暗号解読機関の標的となりました。英国は1934年にレッド暗号の解読に成功し、「J machine」と呼ばれる模造機を製作しています。米国陸軍も1935年には解読作業に着手し、翌1936年には模造機を完成させました。ドイツ外務省の解読チームであるPers Zも、1937年からレッド暗号文の収集・解読に取り組み始め、1938年にはそれがクリハ式暗号と類似していることに気づき、同年8月に模造機を完成、9月には暗号文の開始位置を示す符号（インジケーター）の解明に成功しています。また、ソ連もモスクワ駐在の日本大使館に協力を得ることで解読を達成したとされています。

日本側は暗号の機密性向上を図り、1938年12月には鍵盤（キーボード）と換字盤（プラグボード）の間に手動操作式のローターを挿入するという改良を加えました。しかし、この頃には既に主要な国々がレッド暗号の解読能力を確立しており、この改良が暗号強度に大きく貢献することはなかったと考えられています。1941年1月には米英間でレッド暗号機の模造機が供与され、情報共有が進められました。そして、太平洋戦争開戦直前の1941年8月には、在外公館でのレッド暗号の運用は終了しました。

暗号機の構成

レッド暗号機は、以下の主要な構成要素によって成り立っていました。米陸軍が作成した電動式の模造機を例に説明します。

電動タイプライター: 入力と出力のために英文用が2台使用されました。
プラグボード: 暗号化・復号化の過程で、入力されたアルファベットを別のアルファベットに置き換える（単文字換字を行う）ための部品です。入力直後と出力直前の2箇所に配置されていました。初期の設計には、母音（A, E, I, O, U, Y）は母音に、子音は子音にしか変換されないという厳格な規則があり、これが暗号解読の大きな手掛かりとなりました。運用後期にはこの規則にこだわらない換字も導入されましたが、模造機が完成した後では遅すぎました。1938年12月の改良では、入力タイプライターとプラグボードの間に手動式のローターが追加され、文字を3つのグループ（9文字、9文字、8文字）に分けて変換することで換字規則を複雑化しようとしました。これはドイツのエニグマ暗号機に存在するウーア（Uhr）ローターに似た設計と推定されていますが、当時のアメリカ側の解読能力の前には、その効果は限定的でした。
ハーフローター: エニグマ暗号機のローター（鼓胴）と同様に機能し、スライド式の換字表（多表）を生成します。母音用と子音用の2系統があり、それぞれの換字周期は母音用が6文字、子音用が20文字で、全体としては60文字周期の換字表を生み出しました。これらのローターの配線は、運用期間中変更されませんでした。
ピンホイール: ハーフローターがスライドする量、すなわち換字表が切り替わる量を制御する機構です。47個の歯があり、そのうち11個は着脱可能でした。通常、1文字の処理ごとにピンホイールは歯1個分回転し、ハーフローターも連動して1段階スライドします。しかし、歯が抜き取られている箇所では、スライド量が2段階、隣接する歯が2本抜かれている場合は3段階と変化します。日本側は抜き歯の本数を4本、5本、6本のいずれかと定めており、結果的にスライド量は1通り、2通り、3通りのいずれかに制限されました。特にスライド量が3となる箇所は、ピンホイール上の特定の位置に限られていたことも、解読に利用されました。

鍵規約と安全性の問題

レッド暗号が比較的脆弱であった主な原因の一つは、その鍵規約の単純さと構造的な制約にありました。

プラグボード鍵: 運用初期には、プラグボードの配線（換字規則）が1か月を3つの期間に区切り、約10日ごとにしか変更されませんでした。1937年以降は毎日変更される方式に変更されましたが、特定の日の鍵を基に他の日の鍵を規則的に生成する「スライド方式」が採用されていたことや、特にビルマ大使館から頻繁に送信された長文電文によって、変更後の鍵パターンを追跡することが比較的容易だったとされます。
開始位置符号 (Indicator): 各暗号文の冒頭に付された5桁の数字は、ハーフローターとピンホイールの開始位置、およびピンホイールから抜き去るピンの位置を指定しました。この符号パターンは運用期間中変更されなかったため、米陸軍は全てのパターンを回収・分析し、解読の基盤とすることができました。
構造的欠陥: 前述のプラグボードにおける母音-母音、子音-子音換字の制約は、暗号文の母音出現頻度が原文の母音頻度と近似するという致命的な弱点を生みました。この制約は、電信オペレーターが読み上げやすい「artificial words」と呼ばれる形式の電文を作成し、電報料金を節約する目的で採用されたと推定されています。英国の解読チームは、日本語ローマ字に特徴的な母音の連続（YOO, YUUなど）に着目し、この頻度特性を手がかりに解読に成功しました。この母音換字の制約は、後継のパープル暗号にも引き継がれ、外務省の機械式暗号の根本的な弱点として残存することになりました。

解読に成功した国

レッド暗号は、第二次世界大戦前の暗号史において、複数の国が独立にその解読に成功した事例として知られています。

アメリカ合衆国: 理論的な解読に成功し、模造機を開発しました。
イギリス: 理論的な解読に成功し、模造機（J machine）を開発しました。
ドイツ: 理論的な解読に成功し、模造機を開発しました。
* ソビエト連邦: モスクワ駐在の日本大使館員を情報源とすることで解読に成功しました。

レッド暗号の解読は、その後の太平洋戦争における日米間の情報戦に大きな影響を与えました。また、機械式暗号の設計や運用における規約の重要性を示す歴史的な事例としても、暗号史において重要な位置を占めています。

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