破译日本“紫色”密码的“魔术”.docx

破译日本“紫色”密码的“魔术”“紫色”（Purple）是美国军队给日本外务省（外交部）在第二次世界大战期间使用的一种机械式密码所起的名字该密码产生装置的日文名称叫做“ 九七式欧文印字机•暗号机 B 型”（九七式英文加密打字机 B 型），其中“九七”是指它于日本神武 2597 年（即 1937 年）成型那时美国人习惯用颜色来命名日本人的各种密码如此前日本外交官使用的密码被称为“红色”，它其实是由“九一式欧文印字机•暗号机 A 型” 产生紫色”密码机是一种步进 开关式电气机械加密装置所谓步进开关是指一端输入多端输出的电信号控制开关，当时常用于交换机中 紫色”的工作原理与德国转轮式加密的“ 隐谜 ”机有类似之处特 别是，它和“隐谜” 机一样，加密和解密过程完全是对称的，即 输入明文输出密文， 输 入密文则输出明文但 “紫色”把 6 个元音字母（A，E ，I，O，U，Y）和 20 个辅音字母分开加密， 这是与“ 隐谜”的一大区别紫色”密码机由日本海军 技术研究所的技师田道一雄 设计制造据称曾请日本的著名代数学家高木贞治（1875-1960）评价，得到答复说此机的密码有无数的变化，不可能被破解日本政府相信了这位其实不大懂密码的大数学家的话，正式启用“紫色 ”密码机。

事实上，“ 紫色”密码很快就被美国陆军所属的“信号情 报局” （Signal Intelligence Service, SIS）破译，其中的关键人物是弗里德曼（William F. Friedman, 1891-1969）和 罗烈（Frank Byron Rowlett，1908-1998） 弗里德曼堪称是美国密码界的教父他出生于俄国，两岁就随父亲移居美国虽然在大学里学习的是 农业和遗传学，却痴迷于密码学其夫人伊 丽莎白也是位卓有成就的密码专家在第一次世界大战期间，弗里德曼因破译了在美国的印度激进分子所使用的密码而得到了美国政府的赏识 于是他受聘负责培训从事密码工作的军官弗里德曼 为此写了关于密码学的一系列经典教材1930 年，隶属于美国陆军的“ 信号情 报局” 成立， 这其实是一个半官方的机构，其主要任务包括培训密码军官、制造军 用密码机和破译密码 该 机构长期由弗里德里曼经营和主持弗里德曼虽然不是数学专业出身，但他深深知道数学对于研究密码的重要性为此他学习并掌握了广泛的数学知识同 时，他 还注意招募数学专业的大学毕业生作为他的下属，并积 极送他们回大学攻读数学博士学位弗里德曼曾发明利用统计学的 kappa 检验 来破解转轮式密码机的方法。

罗烈于 1929 年获数学与化学学士，曾经当过数学教师，1930 年被弗里德曼招入刚成立一个月的 SIS，成 为该组织中的第一位 “初级密码员”罗烈很快就展现了在密码学上的才能 1936 年，他在弗里德曼的领导下破译了日本的“ 红色”密码他 还与弗里德曼合作研制了美国军用密码机 SIGABA，该密码机在二战期间从未被敌人破译过SIGABA 同德国的“ 隐谜”机一样，也是使用转轮加密，但它有 15 个转轮，而“隐谜”机只用了三到四个1939 年，日本政府正式启用“紫色”密码以取代“红 色” 密码弗里德曼和罗烈带领 SYS 队伍奋战 18 个月，终于将“紫色” 破解破解成功的原因包括：美国人正确地猜到了“ 紫色” 是原先 “红色”密码的改进，两者之间有很多共同之处；他们还根据“紫色 ”密码的特点，同样正确地猜到，它采用与交换机相同的步进开关方式来实现加密，于是研制了一台模拟“紫色”工作的装置，战后发现该装置与“紫色”密码机原型几乎完全一 样同 时，他们还利用“紫色” 密码机使用中的漏洞和弱点：如元音字母和辅音字母分开加密，使加密强度削弱；日本人在改换密码的初期，有时把同样内容的电文分别用“红色”和“紫色 ”密码各发一遍，从而提供了理想的破解素材；另外，日本外交官电文的固定格式也提供了类似图灵用来破译德国“隐谜 ”的 crib。

在破解“紫色 ”的时期，美国陆军和海军各自的密码机构 SYS 和 OP-20-G曾联合派代表访问了英国的布雷契莱庄园英美两国的密码专家交流了破解德国“隐谜”和日本“ 紫色”的经验因此，英国人的帮助显然也是美国人取得成功一个原因事实上，美国人破解“紫色” 的许多手法与英国人破解“隐谜” 的手法是一样的另外，一些日本人声称：美国人曾经从日本驻 外使馆中偷偷复制了“ 紫色”密码机和有关的资料，才导 致该密码的破解美国政府和军队高层对破解“紫色” 获得日本外交 绝密情报惊喜异常，将其称为“魔术”（magic）于是，“ 魔术”就成为这一情报 来源的代名词魔术” 使得美国政府能够及时洞察日本人的战略意图，并在与日本政府的交涉和谈判中占得主动但是，由于日本军队使用其他的密码，所以只提供日本外交情报的“魔术”在军事上并不十分重要魔术”曾经破译了日本政府在偷袭珍珠港之前发给美国政府的最后通牒一些人因此声称美国政府事前知道日本人的偷袭计划，因总统罗斯福的失职或另有图谋而使偷袭得逞但战后的调查表明，“ 魔术”中并没有透露日本海军计划偷袭珍珠港的信息有趣的是，“魔术” 还为盟军提供了大量的关于德国的政治和军事情报。

日本驻德国柏林的大使大岛浩原是一名军官，喜欢通过“紫色”向国内详尽汇报 德军的部署和动向，以及他与希特勒会面交 谈的情况等他根本不知道自己同时也在给美国总统和英国首相做汇报为了纪念弗里德曼开创美国通信密码事业的功绩，战后负责美国通信安全的国家安全局（National Security Agency, 简称 NSA）在该局的“密码博物馆” 中给他树立了一座雕像为了纪 念罗烈对美国通信安全做出的重要贡献，美国信息系统安全组织设立了它的最高荣誉奖——弗兰克•拜伦•罗烈奖。