密码那些事儿｜（二十五）太平洋战场上的密码交锋
美国国家安全局设有一个“密码博物馆”，馆中立有一座雕像，雕像的原型就是被尊为美国密码界教父的威廉·弗里德曼。
弗里德曼出生于俄国，两岁时随父亲移居美国。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。
1930年，他受命组建了隶属于美国陆军的“信号情报局”（SIS），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。在弗里德曼的苦心经营下，SIS成为了美国在二战时密码战场上的两大主力机构之一（另一个是美国海军密码局，代号OP-20-G）。
当然，弗里德曼最辉煌的功绩，就是他与罗烈一起，破解了日本外务省的“紫色”密码机。
“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，它与恩尼格玛机一样属于第四代加密法。“紫色”的工作原理与德国转轮式加密的恩尼格玛机十分类似。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”密码机与恩尼格玛机有一个最大的区别，就是把6个元音字母（A，E，I，O，U，Y）和20个辅音字母分开进行加密。
“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。据称日本的著名代数学家高木贞治曾对它进行评估，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。
但事实上，过了一年半的时间，“紫色”密码机就被SIS破译，其中弗里德曼和罗烈是最关键的两位人物。
“紫色”密码机的破解大致包含了这样几个因素：
1.罗烈等人正确地猜到了 “紫色”密码机是在原先 “红色”密码机的基础上改进，两者之间有很多共通之处（罗列曾破解 “红色”密码机）；
2.弗里德曼与罗烈根据 “紫色”密码机的特点，正确的猜到了它是彩与电话交换机相同的步进开关方式来实现加密，并且成功的伪造了一台模拟 “紫色”密码机的装置，战后发现该装置与 “紫色”密码机原型几乎一模一样；
3. “紫色”密码机将元音字母和辅音字母分开加密，使加密强度削弱，弗里德曼等人敏锐地抓住了这个漏洞；
4.日本人在改换密码机的初期，有时会把同样内容的电文分别用“红色”和 “紫色”密码机各发一遍，给了美国人对比分析的机会；
5.美国人与英国布莱切利园多次交流，借鉴了图灵的crib方法，分析出了日本外交官司电文的固定格式；
6.弗里德曼与罗烈个人的智慧与付出，据说弗里德曼在破解 “紫色”密码机后因用脑过度而一度“精神崩溃”，在医院休养了很长一段时间才康复。
美国政府和军队高层对破解 “紫色”密码机获得日本外交绝密情报惊喜异常，将其称为“魔术”。
在此基础上，“信号情报局”与“美国海军密码局”合作破解了日本海军的JN系列密码，直接导致了中途岛海战的胜利，在太平洋战场上完全夺取了主动权。
更多文章：
密码那些事儿｜（二十四）美国“炸弹机”的制造者——约瑟夫·德希
密码那些事儿｜（二十二）“罗宾逊捕鱼”及第一台“巨人”计算机的诞生
密码那些事儿｜（二十一）再下一城，图灵破解最高级别恩尼格玛机
本人是官方授权简书会员推广专员，点击会员专属通道成为简书会员，您将会获得简书钻奖励及诸多权益！
