Purple (шифровальная машина)

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.

История развития японских шифровальных машин

Обзор

Императорский флот Японии 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, не имевшему опыта в криптоанализе. Шифровальные машины Red и Purple поставлялись Министерству иностранных дел Военным флотом, при этом ни одна из сторон не знала об уязвимостях системы.

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

Сухопутные войска за период с 1932 по 1941 год разработали шифровальные машины 92-shiki injiki (九二式印字機), 97-shiki injiki (九七式印字機) и 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 американское 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 Императорский флот 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 Императорского флота 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 году в модели 91-shiki injiki (九一式印字機, «Печатная машина Тип-91»). 1931 год согласно Имперскому календарю был 2591 годом, 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 ненадежён 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 криптостойкости.

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

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 выборе ключа, 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. 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 Уэллеса. Информация была перенаправлена японцам, однако использование шифра не было прекращено. После поражения Германии в 1945 году США обнаружила детали к шифровальной машине в японском посольстве в Германии. Оказалось, что японцы использовали тот же шаговый искатель, какой использовал Лео Розен из разведывательного управления при постройке реплики 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, Канаде, Великобритании и Японии.

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 год.

Шифровальная машина Purple впервые была использована в июне 1938 года, но некоторые сообщения были взломаны криптоаналитиками США и Великобритании задолго до нападения на Пёрл-Харбор. Так, например, криптологи расшифровали и перевели японскую дипломатическую передачу, направленную в посольство в Вашингтоне, прежде, чем сами получатели смогли сделать то же самое. Сообщение состояло из 14 частей, согласно которому посольство должно было объявить о разрыве отношений в час дня по вашингтонскому времени 7 декабря 1941 года (дата начала атаки). Проблемы с печатью и дешифровкой стали основной проблемой, из-за которой 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 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 после этих заседаний японцы впервые осознали, что шифровальная машина Purple была действительно взломана.

Примечания

• 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

• [cryptocellar.org/simula/purple/index.html The Purple Machine] — information and a simulator (for Windows)
• [www.hypermaths.org/quadibloc/crypto/ro020304.htm Purple, Coral, and Jade]

Отрывок, характеризующий Purple (шифровальная машина)

Только когда уже перестала бороться жертва и вскрики ее заменились равномерным протяжным хрипеньем, толпа стала торопливо перемещаться около лежащего, окровавленного трупа. Каждый подходил, взглядывал на то, что было сделано, и с ужасом, упреком и удивлением теснился назад.
«О господи, народ то что зверь, где же живому быть!» – слышалось в толпе. – И малый то молодой… должно, из купцов, то то народ!.. сказывают, не тот… как же не тот… О господи… Другого избили, говорят, чуть жив… Эх, народ… Кто греха не боится… – говорили теперь те же люди, с болезненно жалостным выражением глядя на мертвое тело с посиневшим, измазанным кровью и пылью лицом и с разрубленной длинной тонкой шеей.
Полицейский старательный чиновник, найдя неприличным присутствие трупа на дворе его сиятельства, приказал драгунам вытащить тело на улицу. Два драгуна взялись за изуродованные ноги и поволокли тело. Окровавленная, измазанная в пыли, мертвая бритая голова на длинной шее, подворачиваясь, волочилась по земле. Народ жался прочь от трупа.
В то время как Верещагин упал и толпа с диким ревом стеснилась и заколыхалась над ним, Растопчин вдруг побледнел, и вместо того чтобы идти к заднему крыльцу, у которого ждали его лошади, он, сам не зная куда и зачем, опустив голову, быстрыми шагами пошел по коридору, ведущему в комнаты нижнего этажа. Лицо графа было бледно, и он не мог остановить трясущуюся, как в лихорадке, нижнюю челюсть.
– Ваше сиятельство, сюда… куда изволите?.. сюда пожалуйте, – проговорил сзади его дрожащий, испуганный голос. Граф Растопчин не в силах был ничего отвечать и, послушно повернувшись, пошел туда, куда ему указывали. У заднего крыльца стояла коляска. Далекий гул ревущей толпы слышался и здесь. Граф Растопчин торопливо сел в коляску и велел ехать в свой загородный дом в Сокольниках. Выехав на Мясницкую и не слыша больше криков толпы, граф стал раскаиваться. Он с неудовольствием вспомнил теперь волнение и испуг, которые он выказал перед своими подчиненными. «La populace est terrible, elle est hideuse, – думал он по французски. – Ils sont сошше les loups qu'on ne peut apaiser qu'avec de la chair. [Народная толпа страшна, она отвратительна. Они как волки: их ничем не удовлетворишь, кроме мяса.] „Граф! один бог над нами!“ – вдруг вспомнились ему слова Верещагина, и неприятное чувство холода пробежало по спине графа Растопчина. Но чувство это было мгновенно, и граф Растопчин презрительно улыбнулся сам над собою. „J'avais d'autres devoirs, – подумал он. – Il fallait apaiser le peuple. Bien d'autres victimes ont peri et perissent pour le bien publique“, [У меня были другие обязанности. Следовало удовлетворить народ. Много других жертв погибло и гибнет для общественного блага.] – и он стал думать о тех общих обязанностях, которые он имел в отношении своего семейства, своей (порученной ему) столице и о самом себе, – не как о Федоре Васильевиче Растопчине (он полагал, что Федор Васильевич Растопчин жертвует собою для bien publique [общественного блага]), но о себе как о главнокомандующем, о представителе власти и уполномоченном царя. „Ежели бы я был только Федор Васильевич, ma ligne de conduite aurait ete tout autrement tracee, [путь мой был бы совсем иначе начертан,] но я должен был сохранить и жизнь и достоинство главнокомандующего“.
Слегка покачиваясь на мягких рессорах экипажа и не слыша более страшных звуков толпы, Растопчин физически успокоился, и, как это всегда бывает, одновременно с физическим успокоением ум подделал для него и причины нравственного успокоения. Мысль, успокоившая Растопчина, была не новая. С тех пор как существует мир и люди убивают друг друга, никогда ни один человек не совершил преступления над себе подобным, не успокоивая себя этой самой мыслью. Мысль эта есть le bien publique [общественное благо], предполагаемое благо других людей.
Для человека, не одержимого страстью, благо это никогда не известно; но человек, совершающий преступление, всегда верно знает, в чем состоит это благо. И Растопчин теперь знал это.
Он не только в рассуждениях своих не упрекал себя в сделанном им поступке, но находил причины самодовольства в том, что он так удачно умел воспользоваться этим a propos [удобным случаем] – наказать преступника и вместе с тем успокоить толпу.
«Верещагин был судим и приговорен к смертной казни, – думал Растопчин (хотя Верещагин сенатом был только приговорен к каторжной работе). – Он был предатель и изменник; я не мог оставить его безнаказанным, и потом je faisais d'une pierre deux coups [одним камнем делал два удара]; я для успокоения отдавал жертву народу и казнил злодея».
Приехав в свой загородный дом и занявшись домашними распоряжениями, граф совершенно успокоился.
Через полчаса граф ехал на быстрых лошадях через Сокольничье поле, уже не вспоминая о том, что было, и думая и соображая только о том, что будет. Он ехал теперь к Яузскому мосту, где, ему сказали, был Кутузов. Граф Растопчин готовил в своем воображении те гневные в колкие упреки, которые он выскажет Кутузову за его обман. Он даст почувствовать этой старой придворной лисице, что ответственность за все несчастия, имеющие произойти от оставления столицы, от погибели России (как думал Растопчин), ляжет на одну его выжившую из ума старую голову. Обдумывая вперед то, что он скажет ему, Растопчин гневно поворачивался в коляске и сердито оглядывался по сторонам.
Сокольничье поле было пустынно. Только в конце его, у богадельни и желтого дома, виднелась кучки людей в белых одеждах и несколько одиноких, таких же людей, которые шли по полю, что то крича и размахивая руками.
Один вз них бежал наперерез коляске графа Растопчина. И сам граф Растопчин, и его кучер, и драгуны, все смотрели с смутным чувством ужаса и любопытства на этих выпущенных сумасшедших и в особенности на того, который подбегал к вим.
Шатаясь на своих длинных худых ногах, в развевающемся халате, сумасшедший этот стремительно бежал, не спуская глаз с Растопчина, крича ему что то хриплым голосом и делая знаки, чтобы он остановился. Обросшее неровными клочками бороды, сумрачное и торжественное лицо сумасшедшего было худо и желто. Черные агатовые зрачки его бегали низко и тревожно по шафранно желтым белкам.
– Стой! Остановись! Я говорю! – вскрикивал он пронзительно и опять что то, задыхаясь, кричал с внушительными интонациями в жестами.
Он поравнялся с коляской и бежал с ней рядом.
– Трижды убили меня, трижды воскресал из мертвых. Они побили каменьями, распяли меня… Я воскресну… воскресну… воскресну. Растерзали мое тело. Царствие божие разрушится… Трижды разрушу и трижды воздвигну его, – кричал он, все возвышая и возвышая голос. Граф Растопчин вдруг побледнел так, как он побледнел тогда, когда толпа бросилась на Верещагина. Он отвернулся.
– Пош… пошел скорее! – крикнул он на кучера дрожащим голосом.
Коляска помчалась во все ноги лошадей; но долго еще позади себя граф Растопчин слышал отдаляющийся безумный, отчаянный крик, а перед глазами видел одно удивленно испуганное, окровавленное лицо изменника в меховом тулупчике.
Как ни свежо было это воспоминание, Растопчин чувствовал теперь, что оно глубоко, до крови, врезалось в его сердце. Он ясно чувствовал теперь, что кровавый след этого воспоминания никогда не заживет, но что, напротив, чем дальше, тем злее, мучительнее будет жить до конца жизни это страшное воспоминание в его сердце. Он слышал, ему казалось теперь, звуки своих слов:
«Руби его, вы головой ответите мне!» – «Зачем я сказал эти слова! Как то нечаянно сказал… Я мог не сказать их (думал он): тогда ничего бы не было». Он видел испуганное и потом вдруг ожесточившееся лицо ударившего драгуна и взгляд молчаливого, робкого упрека, который бросил на него этот мальчик в лисьем тулупе… «Но я не для себя сделал это. Я должен был поступить так. La plebe, le traitre… le bien publique», [Чернь, злодей… общественное благо.] – думал он.
У Яузского моста все еще теснилось войско. Было жарко. Кутузов, нахмуренный, унылый, сидел на лавке около моста и плетью играл по песку, когда с шумом подскакала к нему коляска. Человек в генеральском мундире, в шляпе с плюмажем, с бегающими не то гневными, не то испуганными глазами подошел к Кутузову и стал по французски говорить ему что то. Это был граф Растопчин. Он говорил Кутузову, что явился сюда, потому что Москвы и столицы нет больше и есть одна армия.
– Было бы другое, ежели бы ваша светлость не сказали мне, что вы не сдадите Москвы, не давши еще сражения: всего этого не было бы! – сказал он.
Кутузов глядел на Растопчина и, как будто не понимая значения обращенных к нему слов, старательно усиливался прочесть что то особенное, написанное в эту минуту на лице говорившего с ним человека. Растопчин, смутившись, замолчал. Кутузов слегка покачал головой и, не спуская испытующего взгляда с лица Растопчина, тихо проговорил:
– Да, я не отдам Москвы, не дав сражения.
Думал ли Кутузов совершенно о другом, говоря эти слова, или нарочно, зная их бессмысленность, сказал их, но граф Растопчин ничего не ответил и поспешно отошел от Кутузова. И странное дело! Главнокомандующий Москвы, гордый граф Растопчин, взяв в руки нагайку, подошел к мосту и стал с криком разгонять столпившиеся повозки.


В четвертом часу пополудни войска Мюрата вступали в Москву. Впереди ехал отряд виртембергских гусар, позади верхом, с большой свитой, ехал сам неаполитанский король.
Около середины Арбата, близ Николы Явленного, Мюрат остановился, ожидая известия от передового отряда о том, в каком положении находилась городская крепость «le Kremlin».
Вокруг Мюрата собралась небольшая кучка людей из остававшихся в Москве жителей. Все с робким недоумением смотрели на странного, изукрашенного перьями и золотом длинноволосого начальника.