美国专家破译日军电报，美国破译日军电报

来源：头条浏览：0 2022-12-30 11:02:01

二战结束后，美国国会在调查珍珠港袭击事件时，发现了令人震惊的事实。攻击发生前，美国密码学家拿到了代号为“紫”的日本密码机，正在阅读日本最机密的外交通讯。但由于日本外交官瞒着日本政府，他们没有透露计划中的袭击。

1974年，F.W.Winterbotham的《超级秘密》揭露了盟军对德国秘密通信的巨大破坏，其中最有名的是德国的英格玛飞机。自那以来，数千份文件的解密，详细描述了盟军对轴心国通信的成功。很多文献都暗示了盟军秘密通信到底有多安全的问题。战后几十年，公开的新闻揭示了一些轴心国的成功案例，也许最引人注目的是对1943年盟军护航所用代码的解读。但这样的公开并不多见，表明盟军在通信安全领域占有重要优势。

美国专家破译日军电报，美国破译日军电报

美国两个最重要的密码学成果——是同一个人，威廉弗里德曼，他是成功解密复杂的日本紫色密码机和战争中最安全密码机的发展——的幕后推手。

首先，一些重要术语，“解密”一词常用于解密密码和密码，但这是两个完全不同的类别。以“战舰”为例，在代码解读的世界里，这个词叫做“纯文本”。在代码中，通常有表示“战舰”的特定多字符或数字序列，例如“ABCDE”或“12345”

另一方面，一个密码不是整个单词的伪装，而是涉及每个文字的伪装。在典型的二战密码系统中，当密码人员在键盘上输入单词的第一个字符时，字符“b”——将通过一系列电气和机械连接以字符“w”的形式加密。输入“b”后面的字符后，“e”、“m”等不同的字符将通过大量变量显示为加密文本。因此，编码时“战舰”会显示为“ABCDE”，但密码时有可能变为“WGEX-VIMQZO”。严格来说，紫色密码机和英格玛机是密码，不是编码机器。

威廉弗里德曼在密歇根农业学院(今称密歇根州立大学)学习，并获得了在康奈尔大学从事遗传学研究的奖学金。同时，乔治法比安决定拥有一个私人实验室，研究个人感兴趣的项目，创建自己的遗传学项目，然后交给弗里德曼。 1915年9月，弗里德曼参加了芝加哥郊外法比安的河岸实验室。法比安最喜欢的项目之一是研究弗朗西斯培根隐藏在各种文本中的秘密信息。这项研究是由伊丽莎白威尔斯盖洛普进行的。她在威廉莎士比亚的作品中找到了很多这样的信息，我相信培根写了很多莎士比亚的作品。弗里德曼在从事其他项目期间成为了一名专业摄影师，在研究期间多次被要求去英国帮助拍摄盖洛普的历史手稿。当他向盖洛普的助手、成功的密码学家伊丽莎白史密斯求爱时，他对这份工作产生了浓厚的兴趣。他们结婚了，他很快成了河岸密码部门和遗传部门的负责人。

威廉弗里德曼和伊丽莎白史密斯于1917年5月21日结婚

几个世纪以来，代码和密码通常依赖于手工纸张系统。还有几个粗糙的机器加密器。例如，它由两个车轮组成，可以旋转以将一个车轮上的“纯文本”字符与另一个车轮上相邻位置的不同字符对齐。但是，技术革新加快了军事行动的步伐，到20世纪20年代，电子机械密码机在技术上已经成为可能。在该系统中，操作员操作键盘。每按一次键就会产生一个电脉冲，这个脉冲使电路沿着不同的通道通过转子等机械装置。为了扰乱脉冲的路径，这些转子连接了多条内部配线，在命中的“纯文本”文字和发行的加密文字之间生成数千个变量。该流程的术语是“单步执行”，它决定系统的安全性或不安全性。当不同的发明者向美国陆军展示密码机时，他们把这些设备交给弗里德曼检查机器的安全性。为了确认这些机器的安全性，弗里德曼设计了一种巧妙的数学方法来预测加密文本和明文之间的关系。 1929年，随着陆军信号情报局的成立，弗里德曼担任该局局长，并于1930年4月聘请了弗兰克B劳雷托、亚伯拉罕辛科夫和所罗门库尔贝克三位助手。弗里德曼知道通过密码可以解密敌人的密码和代码，但那也是保护美国秘密通信的关键。因此，20世纪30年代初，弗里德曼发明了高速、非常安全的密码机。

弗里德曼(中)，最右边是弗兰克B劳莱特

1935年，当时26岁的劳莱特扩大了弗里德曼的工作，提供了无与伦比的安全措施。本质上，当一个电荷输入用弗里德曼的机器生成一个输出时，滚花设计了从一个输入生成最多4个输出的方法。这将使单步执行的随机性加倍。但是军队根据弗里德曼的早期设计生产密码机原型，拒绝采用滚花的突破。弗里德曼于1935年10月会见了美国海军密码学家约瑟夫n温格中尉。当时陆军和海军在密码方面没有密切合作，但在温格表达了对海军第一代密码机马克一号的不满后，弗里德曼明确了他的创新和滚花的升级。温格和他的同事们开始将这些概念应用于开发新机器，但由于陆军已经出版了弗里德曼的重要论文，海军认为这是严重的安全违规行为。因此，到1940年2月3日，弗里德曼被召去海军大楼开会，在那里海军军官宣布称他们为电子密码机二型( ECM II )。这个装置基本上是弗里德曼的设计和滚花的创新。两个军种都同意采用这种新机器，在陆军术语中称为“Converter M-134-C”，或SIGABA。 1941年3月，这台机器从装配线上下线，一直使用到冷战时代。

弗里德曼和劳莱特的共同发明，海军被称为ECM II，陆军被称为SIGABA

弗里德曼的团队从一开始就主要集中在解密日本人的密码上，可以从1936年开始解密从日本被称为“a型”的密码机(美国称之为“红色”)发出的外交电文。 1938年底，美国密码分析师开始注意到“B型”密码机的变化。 1939年2月20日，包括华盛顿特区在内的11个日本主要大使馆的外交官们把机器换成了新机。这台机器的美国符号是“紫色”。初步分析，6个字符的出现频率明显较高，似乎与红色密码机的特点相同。在红色密码机中，发现6个字符是元音( a、e、I、o、u、y )。然而，进一步的研究表明，这种新机器不仅仅是简单的改进。结果表明，这款新机以25个字符的周期运行，每一个都被拼凑成不同的字符，但25个字符的顺序不变。此外，发送的各消息有自己的密钥33~354的被称为“指示符”的文本段33~354，向运营商通知这25个字符的字母中一个消息的开始点。使用解密技术，在使用B型密码机后不到两个月，代码解密器能找到任何长消息的元音。他们估计，每个拼音字母有25个起点，而日本人使用120个指标覆盖这些起点。当解读者称之为“6s”的元音从解读中突然出现时，它们就在纯文本中形成了单词和短语的基础。基于元音和它们上下文的估计可能会填补它们之间的空白。例如：

密码： bhaxefqcevqooxhecfdlnhqrvqplcerp

“6s”: _ e _ a _ e _ e _ o _ e _ _ e _ _ _ _ UE _ _ _ a _ _

纯文本： thejapanesegovernmentrequetsthat

但是，找到“20s”辅音的更大挑战依然存在。如上例所示，原文是英语的基础纯文本，大大促进了读码器的工作。这是因为几乎没有能理解日语的破译者，也是因为译者只能在很短的时间内完成这项工作。但是，1939年5月1日，当“纯文本”是日语时，解密工作的难度大幅增加，当日本人修改了叫做“飞利浦密码”的版本时，解密难度却扩大得惊人。飞利浦密码是缩短商业电报长度的一种方法，因此降低了成本。它由一系列任意字符和缩写组成，表示数字、标点符号、单词、音节，有时还表示短语。在信息的开头就产生了这样的“纯文本”。

密码： fgpxpixudbdgeczlblnuzqoqhynmrqarjop

纯文本： xfcgjwfovdnobbfyxfocfylccfmsgtsjvr

因为飞利浦密码技术，这个例子的“纯文本”变成了无厘头。实际上，“第15号(第一部分，共两部分)”的秘密在于3月16日，美国大使在国务院……”

美国人工作的时间越长，就越明显，新型B型密码机不像当时典型的密码机转子那样在循环重复密码序列方面工作。弗里德曼在1940年10月14日的报告《关于解决“B”型密码机的初步报告》中，对如何克服机械设计带来的恶魔般的障碍闭口不谈。但仔细阅读这份报告后，密码破译者已经成功破译了仅有的六条信息。只有两条消息完整或几乎完整；剩下的四根是碎片。从这个极小的样本中，密码破译者最终识别出了重复序列短而分散的间隔。

20世纪30年代末，另一位新加入的工作人员吉恩格罗特让来到前台。 27岁的格罗特让以优异成绩从纽约州立大学水牛城分校毕业，获得了数学学位。 1939年10月，弗里德曼雇用她做初级密码分析师时，她是下级统计员，负责铁路退休基金的养老金计算。

“我有东西给你看，”格罗特让对别人说。格罗特让无法完全解释的顿悟瞬间。因为她又检查了一次紫色密码机的工作表，她突然发现有多个位置显示了纯文本和密码文本的辅音等价物之间的关联。她兴奋地把罗瑞和别人的注意力引向工作表包围的四个区域。她的密码学同事们很快就明白了她的发现的重要意义。这个发现很可能导致打开以前密封的大门，完全解读原始文本。他的手臂像胜利的职业拳击手一样举起来拥抱，同为密码分析师的艾伯特斯莫尔在格罗特让的办公桌上开始跳跃，大声地说：“哇！ “平时沉稳的罗伯特菲纳喊道”欢呼声，欢呼声！当他拍拍手的时候，安德烈开始上下跳跃，大声喊道。 “没错！就这样！吉恩找到了我们要找的东西！

即使有循环或对称序列的最初线索，也不能解决从一个序列向另一个序列转换的基本限制。不过，由于弗里德曼团队通过大量夜间工作加快了步伐，仅一周后，他就提出了两条新信息的解读，代表紫色密码机的第一个解决方案。 1940年9月27日，德国、意大利和日本通过三方协商组成联盟。轴心国在美国密码学专家解密日本密码系统的同一天联合起来，这个巧合将继续泄露战时的重要秘密。

美国人制造了可操作的紫色模拟密码机

一个指标确定后，下一阶段不仅要解决剩下的119个指标，还要将机器结构和操作原理转化为实际工作的B型密码机结构。他们的紫色模拟器由13个旋转式六级25点开关组成，被称为“步进开关”，用于自动电话系统。这13个开关之一控制元音的加密，重复前进同一个25点循环。这和完成消息所需的频率相同。剩下的三组是四个开关，每组加密辅音，每组有500个交叉连接，共有1500个子电路可用于加密任何字符。弗里德曼的团队在没有看到真正的紫色密码机的情况下做到了这一点，成果更加显著。

大岛知道很多德国的秘密，和希特勒关系很好

战争年代，日本的计划和意图不仅泄露了日本，也泄露了德国等其他国家的计划和意图。阿道夫希特勒定期向日本驻柏林大使大岛广司提交他的战略计划和德国秘密技术发展的信息。 1943年底，大岛详细报道了德国为他提供的大西洋沿岸防卫的信息。也包括诺曼底有的东西。这些信息大部分是通过B型密码机发送的，B型密码机的代码是编写好的，所以他们也向同盟国传达了这个顶级的德国信息。为了响应英国远东解密站的要求，美国向英国人提供的紫色模拟机运往新加坡。这台机器于1941年12月下旬到达，当时日本人已经沿着马来半岛向新加坡前进。当日本人接近新加坡时，他于1942年1月5日逃离该岛，前往锡兰(现在的斯里兰卡)。

这台机器下落不明。据推测，它是在1942年2月15日新加坡向日本人投降前几天被摧毁的。英国历史学家和密码分析学家F.H.Hinsley认为在这一领域的成功使战争缩短了三年。但是，解密成功的背后，有悲伤的事情。 20世纪30年代，弗里德曼有着难以置信的压力。 1941年1月4日，他开始在马里兰州贝塞斯达的沃尔特里德医院接受三个月的治疗。原因是精神崩溃。之后，他表面上被提升为情报局的研究主任。但实际上，他被降级到了技术顾问这个不那么重要的角色。弗里德曼于1956年退休，弗里德曼于1969年去世，葬于阿灵顿国家公墓。他的墓碑上有培根的名言。 “知识就是力量。 ”