Colossus MarkI/MarkIIColossus Mark II。
左のオペレータは Dorothy Du Boisson、右のオペレータは Elsie Booker。
左に写っている斜めの制御パネルは、ローレンツのピンパターン設定に使われた。さん孔テープが右側に見えている。
開発元トミー・フラワーズ
製造元英国中央郵便本局研究所
Colossus（コロッサス、本来の意味はロードス島の巨像の名）は、第二次世界大戦の期間中、ドイツの暗号通信を読むための暗号解読器としてイギリスで使われた、専用計算機である。電子管（真空管とサイラトロン）を計算に利用していた。
Colossus は、ブレッチリー・パークの数学者マックス・ニューマンが提起した問題を解くため、英国中央郵便本局研究所（英語版）の技術者トミー・フラワーズを中心としたチーム（Sidney Broadhurst、William Chandler、Allen Coombs、 ⇒Harry Fensom ら）が設計した[1]。プロトタイプの Colossus Mark I は 1943年12月に完成し、1944年2月からブレッチリー・パークで動作した。改良版の Colossus Mark II はノルマンディー上陸作戦直前の1944年6月1日に完成した。戦争が終わるまでに10台の Colossus が製造された。
Colossus は Lorenz SZ40/42（英語版） という機械を使って暗号化されたテレタイプ端末のメッセージを解読する際に使われた。イギリスの暗号解読者らはこの暗号化されたテレタイプ通信トラフィックを "Fish（英語版）" と呼び、SZ40/42 という機械とその暗号を "Tunny（英語版）" と呼んだ。Colossus はふたつのデータ列を比較し、プログラム可能なブール関数に基づいて一致する箇所を数える。一方のデータは紙テープから高速に読み込まれ、もう一方は内部でローレンツ暗号機の電子的シミュレーションにより生成される。そして、様々な設定でローレンツ暗号機のエミュレーションを電気的に実行する。ある設定での一致箇所数が所定の閾値を越えると電気式タイプライタにその結果を出力する。
Colossusはローレンツ暗号機の鍵の組み合わせを探すのに使われたもので、傍受した暗号メッセージを完全に解読したわけではない。
プロジェクトの機密保持のため、Colossus のハードウェアと設計図はほとんど破棄され、1970年代まで機密が保持された。そのため、一部の開発関係者はデジタル電子計算機開発の先駆者としての栄誉を生前に受けることがなかった。2007年、Colossusの機能を復元したレプリカが完成している。
目的と起源ローレンツ暗号機の歯車部分。12個の歯車があり、全部で501個のピンがある。
Colossus は、Lorenz SZ40/42（英語版） 暗号機によって暗号化されたドイツの通信メッセージを解読するために使われた。Colossusの仕事の一部はローレンツ暗号機の電気機械的機能を電子的にエミュレートすることである。ローレンツ暗号機でのメッセージの暗号化手順は、平文と一連の鍵ビットとを結合させ、5つに分割する。鍵ビット列は12個のピン歯車で生成する。このうち5個の歯車は（イギリス側で）Χ（chi）ホイールと呼ばれ、別の5個は Ψ（psi）ホイールと呼ばれた。残り2個は駆動用歯車である。Χホイールは暗号化された文字毎に規則正しく回転し、Ψホイールは駆動用歯車によって制御されて不規則に回転する。
ブレッチリー・パークの暗号解読士ビル・タット（英語版）は、そのマシンが生成する鍵ビット列が、統計的に見て、完全な乱数であれば満たされるはずの振舞からはずれた偏向を示す振舞を発見し、その偏向が暗号を解読してメッセージを読むのに使えると考えた。メッセージを読むためには、ふたつの仕事を実行する必要があった。第一の仕事は「歯車のパターン解読」つまり全ての歯車のピンのパターンを発見することである。それらのパターンはローレンツ暗号機を設定変更するまでの一定期間、複数の異なるメッセージの送信で使われていた。第二の仕事は、発見したピンのパターンに基づいて「歯車を設定する」ことである。各メッセージは歯車の異なる位置から暗号化を開始される。「歯車を設定する」とは、あるメッセージの歯車の開始位置を探すことである。当初、Colossus は「歯車の設定」に使われたが、後に「歯車のパターン解読」にも使えることがわかった。
Colossus は、ブレッチリー・パークのローレンツ暗号機に対する機械的解読手法を研究した Newmanry（数学者マックス・ニューマンが指揮する部門）が運用した。
Colossus は Heath Robinson と呼ばれる特殊用途の光学機械式比較器を開発するプロジェクトからの派生として開発された。Heath Robinson で問題となったのは、電気機械式リレーの遅さと2つの紙テープの同期をとる方法である。一方の紙テープは暗号化されたメッセージをさん孔されており、もう一方はローレンツ暗号機のホイールによって生成されたパターンを示している。これを一秒間に2000文字程度読むようにしたところ、テープがずれて計算が不安定になってしまった。このため英国中央郵便本局研究所のトミー・フラワーズを呼びよせ、Heath Robinson の比較機構の設計を調べさせた。フラワーズはこの機械に感心せず、自らが主導して紙テープの一方のデータを内部で生成する電子装置を設計した。フラワーズはその設計を1943年2月にマックス・ニューマンに提示したが、1000から2000本の熱イオン管（真空管）を使って計算するというアイデアは信用されず、Heath Robinson の台数を増やすことになった。しかしフラワーズは自身のアイデアに固執し、研究所の上司から開発資金を獲得した。 トミー・フラワーズは英国中央郵便本局研究所で Colossus の設計・製作に11カ月（1943年2月から12月）を費やした。1943年12月の機能試験の後、分解してブレッチリー・パークに移送され、試験運用が開始されたのが1944年1月18日である。ブレッチリー・パークでの組み立ては Harry Fensom と Don Horwood が行った[2]。そして 1944年2月5日から Colossus は暗号解読士らに使用された[3]。
Colossus の開発
