二戰，M-209-B 序號:9920 野戰機械式密碼機，民國31年(主曆1942年)《Black Water Museum Collections | 黑水博物館館藏》
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- 2022年12月22日
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已更新：2025年12月15日
WWII, 1942 M-209-B SN:9920 Portable, Mechanical Cipher Machine
二戰，M-209-B 序號:9920 野戰機械式密碼機，民國31年(主曆1942年)《Black Water Museum Collections | 黑水博物館館藏》
1. 規格與歷史背景 (Technical Specifications & History)
本件文物為美國陸軍於第二次世界大戰期間配發之標準戰術加密設備，其技術諸元考據如下：
官方名稱： SIGNAL CORPS U.S. ARMY CONVERTER M-209-B（美國陸軍通信部隊 M-209-B 密碼機）
序號 (Serial No.)： 9920
生產年份： 民國31年 (1942)
訂單編號： 12453-PHILA.-42
製造廠商： L.C. SMITH & CORONA TYPEWRITERS, INC.（史密斯-科羅納打字機公司）
公司簡史： 該公司成立於民國15年 (1926)，由專精標準打字機的 L.C. Smith & Bros. 與專精攜帶式打字機的 Corona Typewriter Company 合併而成，以生產高品質書寫工具聞名。
戰時轉型： 二戰期間，該公司因美國政府動員，將其位於紐約州雪城（Syracuse）與格羅頓（Groton）的工廠轉型。除了暫停民用打字機生產外，更利用其在精密機械加工與小型零件組裝的專長，大量生產 M1903A3 春田步槍 以及本件文物 M-209 密碼機。由於 M-209 的內部結構（齒輪、連桿、印字輪）與打字機有異曲同工之妙，史密斯-科羅納成為該機型產量最大的承包商，總計生產了約 14 萬部。
發展沿革：
M-209 系列源於瑞典密碼學家波瑞斯·哈格林（Boris Hagelin）於民國20年代 (1930s) 末期的 C-38 型設計。二戰爆發後，美軍亟需一種無需電力、耐摔且體積輕巧（全重僅約 2.7 公斤，含帆布袋約 3.5 公斤）的加密設備，供前線連、營級單位使用。經美軍通信部隊改良定型後，M-209（美國海軍代號為 CSP-1500）成為二戰盟軍戰術通訊保密的基石。
2. 生產數量與型號差異 (Production & Model Variations)
M-209 系列於民國31年（1942）至民國34年（1945）間進行大規模量產，總產量推估約 140,000 部。
型號演變： 根據民國33年 (1944) 版美軍技令 TM 11-380 記載，官方將 M-209、M-209-A 與 M-209-B 統稱為 「Converter M-209-(*)」。這證實了三者在 操作邏輯、加密原理與零組件功能上完全相同，差異僅在於生產批次、外殼材質或內部零件的細微製程改良。
初期型 (M-209 / M-209-A)： 僅於民國31年 (1942) 初少量生產。
量產型 (M-209-B)： 為最終標準化版本，佔總產量之絕大多數（約 135,000 部以上）。本件序號 9920 屬於此型號之 極早期生產批次。
3. 核心加密原理：多表替換與波弗特密碼 (Encryption Principles)
M-209-B 實作了一種機械式串流密碼（Mechanical Stream Cipher），其本質屬於多表替換密碼（Polyalphabetic Substitution Cipher）的波弗特變體。其核心運作結合了機械位移與數學邏輯，利用 模算數（Modular Arithmetic） 達成 對等加密（Reciprocal Cipher） 特性。
(1) 機械實作邏輯 (Mechanical Implementation)
依據 Mark J. Blair 的分析，M-209 的運作並非使用固定的「密碼對照表」（如 A 永遠對應 Z），而是一個動態計算位移量的物理過程：
輸入選擇： 操作員將左側的設定旋鈕（Indicator Knob）轉至明文字母（如 "A"）。此時，內部的金屬印字輪會對齊到對應的逆序字母（如 "Z"）。
位移計算： 當轉動右側驅動把手時，內部的轉輪（Pin Wheels）與撥片（Lugs）會根據當下的設定，計算出一個 0 到 27 之間 的隨機位移值（Shift Value）。
執行加密： 機器會物理性地將印字輪再轉動上述的位移值。例如，若位移值為 5，印字輪就會從原本對齊的 "Z" 再跳轉 5 格，最終印出密文字母。
結果： 這相當於從 26 個潛在的對等字母表 中，隨機選取一個來對該字母進行加密。
(2) 數學公式：波弗特密碼 (Beaufort Cipher)
M-209 採用 減法邏輯 (K - P)，而非傳統維吉尼亞密碼的加法邏輯。
假設 P 為明文，K 為密鑰流（即上述機械產生的位移值），C 為密文，在模數 26 (Mod 26) 下：
運算公式：
C = (K - P) mod 26
對等性證明（Reciprocity）：
由於 C = K - P，則 P = K - C。
這意味著操作員 無需切換「加密」或「解密」模式。無論是發報（明轉密）或收報（密轉明），操作步驟完全一致，大幅降低戰場高壓環境下的人為錯誤。
(3) 現代密碼學類比
若以現代資訊安全（InfoSec）視角審視，M-209-B 本質上是一台 機械式的串流加密器（Hardware Stream Cipher）：
偽隨機數生成器 (PRNG)： 內部 6 個齒數互質的轉輪（26, 25, 23, 21, 19, 17）構成了一個機械式 PRNG。其初始位置即為 「種子（Seed）」，負責產生極長週期的密鑰流。
混淆運算： 模算數減法 (K - P) 在功能上等同於現代加密標準（如 AES-CTR）中的 XOR（互斥或） 運算。
初始化向量 (IV)： 操作規範要求每封電文隨機設定轉輪初始位置，即現代加密中的 Nonce 或 IV，用以防止深度攻擊（Depth Attack，即密鑰流重用）。
4. 實際操作流程：加密與解密步驟 (Practical Operation)
依據 Mark J. Blair 的實務考證與 TM 11-380 技令，二戰美軍通信部隊的標準作業程序如下：
(1) 加密程序 (Enciphering Procedure)
選擇指標： 隨機選取外部訊息指標（如 ABCDEF）與系統指標（如 G）。
產生內部指標： 將轉輪設為 ABCDEF，在加密模式 (C) 下將 G 重複加密 12 次，依據紙帶結果設定內部轉輪。
加密本文： 歸零計數器，開始輸入明文。空白鍵以 "Z" 代替。
組合電文： 將 GGABC DEFFM（系統指標+外部指標+密鑰代號）置於密文前後。
(2) 解密程序 (Deciphering Procedure)
還原內部指標： 接收方依據電文檔頭的外部指標，執行相同的加密操作來還原內部轉輪設定。
執行解密： 切換至 "DECIPHER" (D) 模式，輸入密文。
文本校正： 將紙帶上的 Z 還原為空白（如 NEUTRALI ED -> NEUTRALIZED）。
5. 隨機配件與戰地維護 (Accessories & Field Maintenance)
依據 TM 11-380 技令，一套完整的 M-209-B 除主機外，帆布攜行袋內還應包含以下標準戰地配件：
工具組： 一字螺絲起子（調整卡榫用）、鑷子（更換油墨墊用）。
耗材： 潤滑油罐（Oil Can）、備用油墨罐（Ink Pad Can，內含 5 個油墨滾輪）。
文書用品： M-210 電文記錄簿、電文夾（Message Clips）、備用紙帶捲。
戰地維護守則：
嚴禁強行操作： 技令特別警告 "NEVER USE FORCE"（絕不可使用蠻力）。若驅動把手卡住，應檢查轉輪或撥片是否未定位。
每日歸零 (Zeroizing)： 任務結束或有被俘風險時，必須將所有轉輪卡榫推至左側，並將所有撥片歸零，以防敵軍分析當日密鑰。
緊急銷毀程序 (Destruction Notice)：
技令首頁明確指示，在緊急狀況下為防止機器落入敵手，應採取以下破壞手段：
砸毀 (Smash)： 使用斧頭、大錘或靴跟，徹底破壞轉輪、撥片籠與鍵盤。
焚燒 (Burn)： 燒毀所有密碼表、技令手冊與已列印的紙帶。
掩埋或散佈 (Bury or Scatter)： 將碎片分散丟棄或埋入散兵坑，絕不可讓敵軍拼湊還原。
6. 安全性分析與 Enigma 比較 (Comparison with Enigma)
二戰期間，德軍的 Enigma 和美軍的 M-209 是兩種最具代表性的轉輪式機械密碼機。它們設計哲學、用途和安全性截然不同，常被視為「戰略級」 vs 「戰術級」的對比。以下是詳細比較：
比較項目 | 德軍 Enigma | 美軍 M-209 |
設計者/製造 | Arthur Scherbius 等德國工程師，多家德廠生產 | Boris Hagelin（瑞典），Smith & Corona（美國）製造 |
生產數量 | 約 40,000–50,000 部 | 約 140,000 部 |
現存數量 | 約 300 部 | 數千部 |
重量/尺寸 | 約 12kg，木箱攜行，較笨重 | 約 2.7kg（便當大小），極輕便 |
動力來源 | 機電混合（需電池或電源，燈泡顯示） | 純機械（手搖，無需電力） |
加密原理 | 複式轉子多表替換（Rotor-based Polyalphabetic Substitution） | 機械串流密碼（Mechanical Stream Cipher，Beaufort Polyalphabetic Variant） |
密鑰空間 (Key Space) | 極大（約 3 x 10^114）。主要依賴插線板（Plugboard）提供的天文數字級組合。 | 巨大（約 10^40 以上）。依賴 131 個卡榫與 27 組撥片的複雜內部設定。 |
密鑰週期 (Period) | 較短（約 1.7 x 10^4）。單一轉子順序下，約 1.7 萬字後重複。 | 極長（約 1.01 x 10^8）。因 6 個轉輪齒數互質，約 1 億字後才重複。 |
安全性強度 | 理論上較強（反射器設計），但操作失誤（如重複指標）導致被盟軍系統破解 | 較弱（德軍偶爾4-24小時內破解），但適合短效情報；若避免密鑰重用（Depth），安全性足以應付戰術需求 |
弱點 | 易受已知明文攻擊（盟軍利用 Bombe 機破解）；因反射器設計，字母無法加密成自己 | 易受唯密文攻擊（Ciphertext-only attack，即僅憑攔截到的密文即可破解）與深度訊息攻擊；需嚴格隨機初始設定 |
對手破譯紀錄 | 盟軍（Ultra 計劃）透過 Turing Bombe 與操作失誤實現大規模破譯。 | 德軍在民國32年 (1943) 後能破解 10-30% 訊息；日軍亦於民國33年 (1944) 底成功破譯部分通訊（如 B-29 轟炸情報）。 |
用途與定位 | 戰略/戰役級（高層指揮、海空軍、師級以上），適合長期高機密 | 戰術級（前線連/營級），適合叢林/敵後短時通訊（CBI戰區、歐洲空降部隊） |
優點 | 加密複雜度高，適合高階情報 | 輕便、耐用、無電力需求，適合前線與惡劣環境 |
7. 部隊部署與結語 (Deployment & Conclusion)
M-209-B 廣泛配發於美軍各級作戰單位，並透過《租借法案》提供給自由法國、大英帝國軍隊以及中華民國國軍（含駐印軍 X-Force 與遠征軍 Y-Force）使用。
這台序號 9920 的 M-209-B，不僅是數學與機械工藝的傑作，更見證了二戰同盟國在歐洲、太平洋及中緬印戰區協同抗敵的歷史。其機身保存狀況極佳，漆面完整且無明顯磨損，彷彿是一顆封存完美的時光膠囊，將民國31年 (1942) 的出廠狀態完整凍結至今，靜靜地訴說著那段波瀾壯闊的歷史。其服役紀錄甚至延續至戰後的韓戰（Korean War）時期，展現了機械式加密設備驚人的生命力。
SIGNAL CORPS U.S. ARMY, CONVERTER M-209-B, SERIAL NO. 9920, ORDER NO. 12453-PHILA.-42, SUPPLIED BY L.C. SMITH&CORONA TYPEWRITERS, INC. SYRACUSE, N.Y.
DOD STILL MEDIA DEPOSITORY BLDG. 168, N.D.W. WASHINGTON, D.C. 20374-1681
SCAN: SC 547787 DATE: 1943
NAVRIN: SERVICE ID: NONE
PHOTOGRAPHER: Unknown
Camp Claiborne, La....Members of the 103rd Infantry Division participate in Third Army maneuvers at Camp Claiborne. Operations at the Command Post of the 103rd Signal Company during the maneuvers.
國防部靜態媒體資料庫 168號建物，華盛頓海軍區 (N.D.W.) 華盛頓特區 20374-1681
檔案編號：SC 547787（SC 代表 Signal Corps 通信部隊照片） 日期：1943年
NAVRIN（檔案系統代碼）：
服役編號：無
攝影師：未知
路易斯安那州 克萊伯恩營 (Camp Claiborne).... 第103步兵師的成員在克萊伯恩營參加第三軍團 (Third Army) 的演習。這是演習期間第103通信連 (103rd Signal Company) 指揮所內的作業情形。
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