Purple (шифровальная машина)

Деталь шифровальной машины Purple, захваченной силами США в конце Второй Мировой Войны. (Японское посольство, Берлин)

Purple — американское кодовое название японской шифровальной машины, известной в Японии как «Алфавитная печатная машина типа 97» (яп. 九七式欧文印字機 Кю:-сити-сики о:бун индзи-ки^?) или «Шифровальная машина типа B» (яп. 暗号機 タイプB Анго:ки тайпу би:^?). Она использовалась Министерством иностранных дел Японии до и во время Второй мировой войны. Механизм работы прибора был основан на работе шагового искателя.

Проект по дешифровке информации получил в США кодовое имя Magic.

Шифровальная машина Purple пришла на замену шифратору Red, использовавшемуся тогда Министерством иностранных дел Японии. Помимо них Япония использовала тогда шифраторы CORAL и JADE (англ.)русск..

История развития японских шифровальных машин

Обзор

Японский военно-морской флот разрабатывал шифровальную машину независимо от сухопутных войск. Командование считало, что шифратор достаточно криптоустойчив, поэтому не предприняло никаких попыток модернизации для улучшения защищенности. По всей видимости, такое решение было принято благодаря математику Тэйдзи Такаги (англ.)русск., не имевшему опыта в криптоанализе. Шифровальные машины Red и Purple поставлялись Министерству иностранных дел Военным морфлотом, при этом ни одна из сторон не знала об уязвимостях системы.

Незадолго до конца войны командование сухопутных войск предупредила ВМФ об обнаруженных недочетах, однако никаких ответных действий предпринято не было.

Сухопутные войска за период с 1932 по 1941 разработали шифровальные машины 92-shiki injiki (九二式印字機), 97-shiki injiki (九七式印字機) and 1-shiki 1-go injiki(一式一号印字機), в основе которых лежал тот же принцип, что и у Энигмы. Но они использовались гораздо реже, так как командование решило, что Purple более защищена.

Прототип Red

После того, как стало известно, что Бюро шифров смогло получить практически полный доступ к данным японской делегации на Вашингтонском морском соглашении, Японские Вооруженные силы были вынуждены пересмотреть меры безопасности. Таким образом для Лондонского морского договора Японский ВМФ создал свою первую шифровальную машину. Ответственный за разработку шифратора был капитан Рисабуро Ито (伊藤利三郎),Отделение 10 (коды и шифры) Генерального Штаба ВМФ Японии.

Шифратор разрабатывался в Техническом институте ВМФ Японии в секции 6 отдела электротехнических исследований. В 1928 году, главный конструктор Кацуо Танабе (田辺一雄) и коммандер Геничиро Какимото (柿本権一郎) создали прототип Red, Ō-bun taipuraita-shiki angō-ki (欧文タイプライタ暗号機) («Шифровальная печатная машина на латинском алфавите»)

Прототип использовал тот же принцип, что и шифровальная машина Криха (в том числе и коммутационная панель). Данная модель была использована Министерством иностранных дел и силами ВМФ во время обсуждения формулировок Лондонского морского договора.

Red

Прототип в конечном итоге был реализован в 1931 в модели 91-shiki injiki(九一式印字機) («Печатная машина Тип-91»). 1931 год согласно Имперскому Японскому календарю были 2591, таким образом дав имя модели.

Министерство иностранных дел так же использовала 91-shiki injiki с латинским алфавитом, известная как Angooki Taipu-A (暗号機 タイプA) («Шифровальная машина Тип-А»). Данной модели американскими криптоаналитиками была дано кодовое имя Red.

Red был не надежен и требовал ежедневной чистки контактов. Он шифровал гласные (AEIOUY) и согласные по отдельности (возможно для снижения стоимости телеграмм), и это являлось серьёзной уязвимостью. Помимо этой модели ВМФ использовала на своих базах и кораблях 91-shiki injiki с азбукой кана.

Purple

В 1937 году было завершено создание нового поколения шифраторов — 97-shiki injiki(九七式印字機) («Печатная машина Тип-97»). Министерством иностранных дел использовалась модификации этой модели Angooki Taipu-B (暗号機 タイプB) («Печатная машина Тип-B»), известная американским криптоаналитикам под кодовым именем Purple.

Главным конструктором Purple был Кадзуо Танабэ (田辺一雄), а его инженерами — Масадзи Ямамото (山本正治) и Эйкити Судзуки (鈴木恵吉). Стоит отметить, что именно Эйкити Судзуки предложил использовать шаговый искатель для повышения надежности.

Безусловно, Purple был более надежен чем Red. Однако командование ВМФ не знало, что Red уже взломан, а Purple унаследовал уязвимость своего предшественника, а именно разделение шифрования гласных и согласных, которое было прозвано Разведывательным США управлением по сигналам «шесть-на-двадцать» («sixes-twenties»).

Криптоанализ уязвимостей

Аналог шифровальной машины Purple, созданный разведывательным управлением США по сигналам. На фото так же можно увидеть шифровальную машину Red

При шифровании из печатного текста (из латинских букв) создавался шифротекст. Для дешифровки процесс повторялся в обратном порядке. В идеале получалась система совершенной криптостойкости. Но на практике ошибки при шифровании, в основном при выбореключа, сделали систему менее защищенной, чем она могла бы быть; в этом отношении она повторила судьбу немецкой Энигмы. Шифр был взломан командой криптоаналитиков из разведывательного управления по сигналам, которое в то время было под управлением Уильяма Фридмана. ^[1] В основу реконструкции шифратора легли идеи Ларри Кларка, а благодаря лейтенанту Френсису А. Рэйвену, ВМФ США, стал известен способ изменения ключа. Рэйвен обнаружил, что японцы разделяли месяц на три периода по 10 дней, и в течение каждого из них использовался ключ первого дня с небольшими предсказуемыми изменениями.

Японское командование в течение всей войны считало, что шифр хорошо защищен от взлома, даже после того, как немецкое командование сообщило об обратном. В апреле 1941 дипломат из посольства Германии в Вашингтоне Ганс Томсен отправил министру иностранных дел Германии Иоахиму фон Риббентропу сообщение, в котором говорил, что из «абсолютно надёжного источника» ему стало известно, что японский дипломатический шифр(то есть Purple) был взломан американцами. Источником очевидно был Константин Александрович Уманский, посол СССР в США, который смог сделать такой вывод, основываясь на сообщениях Самнера Уэллса. Информация была перенаправлена японцам, однако использование шифра не остановилось. ^{[2] [3]} После поражения Германии в 1945 США обнаружила детали к шифровальной машине(см. картинку выше) в японском посольстве в Германии. Оказалось, что японцы использовали тот же шаговый искатель, что и Лео Розен из разведывательного управления по сигналам выбрал при постройке копии Purple в 1939 и 1940 годах. Шаговые искатели широко использовались как коммутационные аппараты в высокотехнологичных АТС в странах с продвинутыми телефонными сетями в больших городах, в их числе США, Канада, Великобритания и Япония.

По всей видимости, все шифровальные машины в японских посольствах и консульствах в остальных частях мира (то есть в странах Оси, Вашингтоне, Москве, Лондоне и в нейтральных странах) и в самой Японии были уничтожены. Пытаясь обнаружить уцелевшие аппараты, американские оккупационные войска в Японии проводили поиски с 1945 по 1952.

Шифровальная машина Purple впервые была использована в Июне 1938, но некоторые сообщения были взломаны криптоаналитиками США и Великобритании задолго до нападения на Пёрл-Харбор. Так например криптологи расшифровали и перевели японское дипломатическое передачу, направленную в посольство в Вашингтоне, прежде чем сами получатели смогли сделать то же самое. Сообщение состояло из 14 частей, и согласно ему посольство должно было объявить о разрыве отношений в час дня 7 Декабря 1941 по Вашингтонскому времени. Проблемы с печатью и дешифровкой стали основной проблемой, почему дипломатическое «сообщение Номуры» появилось с опозданием.

Занимательные факты

Во время Второй мировой войны японский посол Хироси Осима, будучи генералом, скрупулезно изучал развитие военных сил Германии, а также их дислокацию. Всю полученную информацию он отправлял обратно в Токио по радио в сообщениях, зашифрованных на Purple. В частности, он доложил своему командованию о расположении укреплений атлантического вала, которые возводились Вермахтом на побережье Франции и Бельгии. Таким образом Антигитлеровская коалиция получила значительную информацию о подготовке немцев к предстоящей высадке в Нормандии, так как Американская и Британская разведка дешифровывала каждый доклад посла в Токио.

Сообщения, зашифрованные на Purple, и Японские коммуникации в целом были темой ожесточенных заседаний Конгресса после Второй мировой войны в попытке найти виновного в атаке на Пёрл-Харбор. Именно на этих заседаниях японцы впервые осознали, что шифровальная машина Purple была действительно взломана.

Примечания

1. ↑ Clark, R.W. The Man who broke Purple. — London: Weidenfeld and Nicolson, 1977. — P. 103–112. — ISBN 0-297-77279-1
2. ↑ Langer Howard World War II: An Encyclopedia of Quotations. — Greenwood Publishing Group, 1999. — P. 198. — ISBN 9780313300189
3. ↑ Kahn David The Codebreakers: The Comprehensive History of Secret Communication from Ancient Times to the Internet. — Scribner, 1996. Text from excerpt of first chapter on WNYC website

• Freeman, Wes., Geoff Sullivan, and Frode Weierud, «Purple Revealed: Simulation and Computer-Aided Cryptanalysis of Angooki Taipu B», Cryptologia 27(1), January 2003. pp 1-43.
• Frank Rowlett, «The Story of Magic, Memoirs of an American Cryptologic Pioneer», 1998, Aegean Park Press, ISBN 0-89412-273-8. First-hand account of the breaking of Purple.

Ссылки

• The Purple Machine — information and a simulator (for Windows)
• Purple, Coral, and Jade