La criptología japonesa desde el siglo XVI hasta la era Meiji.

Se dice que el sistema de cifrado que usaban los Uesugi es una simple sustitución, conocida comúnmente como cuadrado de Polibio o "tablero de ajedrez". El alfabeto i-ro-ha contiene cuarenta y ocho letras, ^{[ 1 ]} por lo que se usa un cuadrado de siete por siete, dejando una de las celdas en blanco. Las filas y columnas están etiquetadas con un número o una letra. En la tabla siguiente, los números comienzan en la esquina superior izquierda, al igual que el alfabeto i-ro-ha. En la práctica, podrían comenzar en cualquier esquina.

Para cifrar, busque la letra del texto plano en el cuadrado y reemplácela con el número de esa fila y columna. Así, usando el cuadrado anterior, kougeki se convierte en 55 43 53 63 o 55 34 35 36 si los corresponsales decidieron de antemano el orden de las columnas y filas. El problema de qué hacer en el caso de letras como "ga", "de" y "pe" que no aparecen en el alfabeto i-ro-ha se evita usando la forma base de la letra en su lugar, como arriba donde "kougeki" se convierte en koukeki. ^{[ 2 ]} Técnicamente, esto es un defecto grave porque algunos mensajes pueden tener dos o más descifrados igualmente válidos. Para evitar esto, el cifrador puede haber tenido que reformular los mensajes.

Los encabezados de columna y fila no tienen por qué ser números. Una variante común es usar letras. Esto era frecuente en la criptografía europea y también se encuentra en el cifrado Uesugi. Sin embargo, el cifrado japonés tenía una particularidad que parece no haberse utilizado nunca en Occidente: usar las últimas 14 letras del poema Iroha para completar los encabezados de fila y columna. La tabla que se muestra a continuación ^{[ 3 ]} ofrece un ejemplo de esto, usando "tsurenakumieshiakinoyufukure".

Este sistema de usar un "tablero de ajedrez" para convertir un alfabeto en números o letras fue descrito por Polibio hace más de 2000 años. Este sistema tiene tres ventajas principales. Primero, la conversión de letras a números permite diversas transformaciones matemáticas que no son posibles o no son tan fáciles con letras, como el supercifrado, por ejemplo. Segundo, el sistema de tablero de ajedrez reduce el número total de caracteres. Ya sea que se convierta a números o letras, el cuadrado de Polibio reduce 25 letras inglesas ^{[ 4 ]} a cinco caracteres. El cuadrado de Uesugi los reduce a siete. Esta reducción hace que el criptoanálisis sea ligeramente más difícil que la simple sustitución uno a uno. Otro beneficio de la reducción en el número de letras es que disminuye la probabilidad de error en la comunicación del mensaje. Las letras del sistema alemán ADFGX en la Primera Guerra Mundial fueron elegidas porque en código Morse son bastante distintas y, por lo tanto, era improbable que un error en la transmisión del código Morse convirtiera accidentalmente una letra en otra. Esto habría sido importante para un daimyō del período Sengoku , por ejemplo, si hubiera experimentado con el envío de mensajes codificados a largas distancias mediante antorchas, banderas, postes o sistemas similares.

Finalmente, si bien el sistema de tablero de ajedrez duplica la longitud de los mensajes, dividir cada letra del texto plano en dos letras del texto cifrado permite realizar transformaciones independientes en cada una de las mitades. Sin embargo, parece que esto no se utilizó mucho en la criptología estadounidense ni europea, y los criptólogos japoneses aparentemente no lo emplearon en absoluto.

Se desconoce cómo, o incluso si, Uesugi utilizó realmente el sistema de tablero de ajedrez de siete por siete. La escasez de pruebas impide llegar a conclusiones definitivas, pero, tentativamente, parece que los daimyō del período senkoku no le daban mucha importancia a la criptología. Por supuesto, es posible que tuvieran sus "cámaras negras" y que estas estuvieran envueltas en tal secretismo que no se supiera nada de su existencia. Sin embargo, esto parece improbable. Varios daimyō compilaron códigos de conducta o libros de consejos sobre gobierno para sus descendientes. Si la criptología hubiera sido un factor importante en el éxito de estos hombres, cabría esperar que transmitieran esa ventaja a sus sucesores. El hecho de que no lo hicieran, al menos por escrito, no prueba nada, pero, a la luz de las demás pruebas —y su ausencia—, hace que la existencia de cámaras negras del tipo europeo parezca improbable.

La historia de la criptología en Japón revela dos aspectos. Primero, la existencia de cifrados por sustitución dificulta enormemente la explicación de que los japoneses no lograran mejorarlos ni inventaran los cifrados por transposición . Segundo, la falta de una sólida tradición criptográfica sugiere —casi exige— una tradición criptoanalítica igualmente débil. De hecho, parece no existir criptoanálisis en la historia de Japón anterior a finales del siglo XIX.

David Kahn identifica la Primera Guerra Mundial como un punto de inflexión crucial para la criptología institucional. Antes de la guerra, descifrar códigos era una tarea individual: una persona se esforzaba por descifrar los mensajes hasta lograrlo. Después de la guerra, para que la criptología funcionara contra las grandes naciones, se requería una organización a gran escala.

La criptología japonesa no parece haberse visto afectada en absoluto por la Primera Guerra Mundial. El gobierno continuó utilizando códigos inseguros, similares a los que venía empleando desde la Restauración Meiji . Como resultado, en 1921 la diplomacia japonesa no logró el resultado deseado en la Conferencia Naval de Washington , terminando con la peor posición que Japón estaba dispuesto a aceptar. La debilidad de los códigos fue la causa principal de este resultado, ya que la delegación estadounidense tenía acceso a las comunicaciones secretas japonesas.

La " Cámara Negra " estadounidense , dirigida por Herbert O. Yardley, descifró los códigos diplomáticos japoneses en 1919 —menos de un año después de iniciar sus operaciones— y sus criptoanalistas seguían descifrando el tráfico diplomático japonés en 1921, cuando tuvo lugar la Conferencia Naval de Washington. Gracias al libro de Yardley, * La Cámara Negra Americana* , el fracaso de la criptografía japonesa en la Conferencia es de sobra conocido. El libro de Yardley ofrece una valiosa perspectiva sobre la calidad de los códigos empleados por el gobierno japonés en los años previos y durante la Conferencia, por lo que merece la pena analizarlo con detenimiento.

A juzgar por la descripción que Yardley hizo de los códigos que él y sus criptoanalistas descifraron, los códigos japoneses en 1919 eran débiles y apenas merecían ser llamados "códigos". Es posible que exagerara la dificultad de descifrar los códigos japoneses; los criptógrafos británicos pensaban que los códigos japoneses en ese momento eran tan débiles que casi no se necesitaba un criptoanalista. ^{[ 5 ]}

El código de dos letras que usaban los diplomáticos japoneses en 1919 consistía en dos grupos de letras inglesas. Esto permite un máximo de 676 (26*26) grupos. Esto es demasiado pequeño para un código diplomático en 1819, y mucho menos en 1919. Peor aún, los criptógrafos japoneses no usaron todos los grupos disponibles porque Yardley dice que los grupos eran vocal-consonante o consonante-vocal, con la "y" contando como ambos. Si Yardley está en lo cierto, significa que los criptógrafos japoneses se limitaron a solo 252 de los 676 grupos posibles. ^{[ 6 ]} Después de usar entre 54 y 100 grupos para el kana y diez grupos para los números del cero al nueve, quedaron como máximo 188 grupos de código sin asignar.

Yardley logró su avance original en el código al darse cuenta de que wi ub po mo il re re os ok bose trataba de a i ru ra n do do ku ri tsu(independencia de Irlanda). ^{[ 7 ]} La duplicación re resugiere la do dode . Esta suposición se confirma cuando descubre que los grupos recuperados trabajan en otros lugares para (Alemania).airurando dokuritsure ub bodo i tsu

La primera incursión en el código se confirma aún más cuando as fy oktiene sentido como o wa ri(stop). Así es precisamente como se descifra un cifrado de sustitución simple: la frecuencia y repetición de letras en el texto sugieren posibles letras del texto plano. El criptoanalista introduce esas letras y observa qué produce un texto con sentido y qué no. El texto con sentido sugiere nuevas letras para probar, y el criptoanalista reinicia el ciclo.

Como se puede apreciar en la descripción del desciframiento original de Yardley, se asignaron grupos a caracteres kana como "do" y "bo", que en japonés no forman parte del alfabeto regular, sino que se crean a partir de otros kana añadiendo marcas de pronunciación. Para estos kana no alfabéticos se necesitarían al menos 25, y posiblemente hasta 60 grupos de código adicionales —de ahí el rango mencionado anteriormente para los grupos de código de los kana—, lo que dejaría solo unos 150 grupos para palabras, frases y nombres. Los criptoanalistas franceses creaban y descifraban códigos cada vez más complejos en el siglo XVIII. Cabe sospechar que el idioma japonés le dio a Yardley más problemas que el propio código.

Por lo tanto, el código diplomático japonés en uso en 1919 era extremadamente débil y presentaba fallas fundamentales: un código diplomático que no contiene grupos de caracteres para nombres y frases geopolíticas comunes, sino que exige que se escriban completos, no puede considerarse seguro. El hecho de que se exija escribir "stop" completo es una prueba más de que el código no estaba bien diseñado. Incluso si los criptógrafos japoneses dedicaron sus 188 grupos a las 188 frases más comunes, el hecho de que solo contaran con 188 grupos significaba que la mayoría de sus mensajes codificados serían en realidad mensajes cifrados por sustitución simple, del tipo que se había estado descifrando durante cientos de años.

Según Yardley, los códigos japoneses que su Cámara Negra descifró en 1919 fueron mejorados por un experto en cifrado polaco aproximadamente un año después. Sus palabras exactas son [cursiva en el original]: ^{[ 8 ]}

Los japoneses no tenían ninguna intención de permitirnos dormirnos en los laureles, ya que desde 1919 hasta la primavera de 1920 introdujeron once códigos diferentes.

Nos enteramos de que habían contratado a un experto polaco en cifrado para revisar sus sistemas de códigos y cifrados. Nos costó mucho descifrar los nuevos códigos que este hombre creó, pero para entonces ya habíamos desarrollado una técnica para resolver códigos japoneses que podía leer cualquier cosa. En teoría, los códigos japoneses estaban ahora construidos de forma más científica; en la práctica, eran más fáciles de resolver que el primer código, aunque algunos contenían hasta veinticinco mil kana, sílabas y palabras.

El criptógrafo polaco parecía especializarse en códigos militares, ya que los códigos del agregado militar japonés de repente se volvieron más difíciles que los de cualquier otra rama del gobierno japonés.

Yardley tenía razón sobre la visita de un experto polaco a Japón, pero se equivocó en cuanto a la fecha. El ejército japonés sí contrató a un experto polaco, Jan Kowalewski , pero este no llegó a Japón hasta septiembre de 1924. Si los códigos japoneses mejoraron significativamente entre 1919 y 1924, como afirma Yardley, dichas mejoras fueron obra de criptólogos japoneses.

Una posibilidad que merece mayor investigación es que los criptólogos japoneses estudiaran uno o más de los libros sobre códigos y cifrados que se publicaban ocasionalmente en Europa y América. Por ejemplo, el libro de Parker Hitt de 1916, Manual para la solución de cifrados militares, fue enormemente popular, vendiendo alrededor de 16.000 ejemplares en Estados Unidos. Asimismo, es posible que los agregados militares japoneses supieran que Winston Churchill, en su obra de 1923, La crisis mundial , admitió que Gran Bretaña había descifrado mensajes navales alemanes durante la Primera Guerra Mundial.

Es posible que Yardley simplemente esté equivocado y que los códigos japoneses no mejoraran significativamente entre 1919 y 1924. Kahn descubrió que una mejora que menciona Yardley —la mezcla de grupos de códigos de tres letras con grupos de dos letras— en realidad no estaba presente en el telegrama japonés que Yardley afirmaba. ^{[ 9 ]}

Se dice que los criptógrafos japoneses mejoraron sus códigos mediante la segmentación: dividir el mensaje en partes y reorganizarlas antes de codificarlo. Esto oculta las aperturas y cierres típicos, lo que dificulta que los criptoanalistas descifren inicialmente un código adivinando posibles palabras. Esta técnica se conoce como bisección, cópula rusa , trisección, tetrasección, etc., según la cantidad de partes en que se divide el texto. La segmentación no era una técnica nueva ni revolucionaria en la década de 1910.

Si, como afirma Yardley, algunos códigos japoneses contaban con hasta 25 000 grupos de caracteres en la época de la Conferencia Naval de Washington, esto demostraría un profundo conocimiento de las realidades criptológicas. Los criptógrafos saben desde hace tiempo que los códigos más extensos son mejores: en igualdad de condiciones, un código de 25 000 grupos es más robusto que uno de 2500. De hecho, muchos libros de códigos comerciales, ya en la década de 1850, tenían 50 000 grupos, pero los gobiernos solían ser reacios a financiar la producción de libros de códigos tan extensos. Esto limitó el tamaño y, por ende, la robustez de los códigos gubernamentales y militares durante muchos años. Cabe mencionar que la producción, el almacenamiento y la distribución seguros de libros de códigos no son fáciles ni baratos.

Sin embargo, parece improbable que el gobierno japonés utilizara libros de códigos con 25 000 grupos a principios de la década de 1920. Pasar del código débil utilizado en la Conferencia Naval de Washington a un código de 25 000 grupos en tan solo unos años resulta demasiado precipitado, sobre todo sin ninguna indicación externa de que sus códigos hubieran sido comprometidos. Además, como se muestra a continuación, incluso en 1926, el principal criptólogo del Ejército estaba desarrollando un sistema de cifrado con tan solo unos 2500 grupos, que en realidad se reducían a 10 tablas de unos 250 grupos cada una.

Así pues, la situación entre la Conferencia Naval de Washington y mediados de la década de 1920 no se reducía a que un oficial polaco contribuyera a mejorar la seguridad de los códigos japoneses. Más bien, los criptógrafos japoneses trabajaban para que sus códigos alcanzaran el nivel de seguridad de otros gobiernos importantes.

Puede que el experto polaco en cifrado, Jan Kowalewski, no haya contribuido a mejorar los códigos japoneses antes de la Conferencia Naval de Washington, pero sí tuvo una gran influencia en la criptografía japonesa entre la conferencia y la Segunda Guerra Mundial. Formó a la que parece ser la primera generación de criptógrafos profesionales japoneses.

Autores japoneses han identificado dos acontecimientos que influyeron en la decisión del ejército japonés de invitar a un extranjero para mejorar su criptología.

El primer caso ocurrió durante la Intervención en Siberia. El ejército japonés obtuvo correspondencia diplomática soviética, pero sus criptoanalistas no pudieron descifrar los mensajes. Alguien sugirió pedirle al ejército polaco que intentara criptoanalizarlos. A los polacos les tomó menos de una semana descifrar el código y leer los mensajes. ^{[ 10 ]}

El segundo suceso también implicó un fallo en el descifrado de las interceptaciones. A partir de 1923, el Ejército comenzó a interceptar las comunicaciones radiofónicas diplomáticas europeas y estadounidenses. La interceptación era difícil, pero la tarea de descifrar los mensajes interceptados resultó demasiado compleja para los criptoanalistas del Ejército. ^{[ 11 ]}

Estos dos fracasos convencieron a los líderes del ejército japonés de que necesitaban ayuda externa y, por razones geopolíticas, decidieron recurrir al ejército polaco. Polonia había luchado contra la Unión Soviética en 1920 y los japoneses creían que los polacos estarían dispuestos a enseñar a alguien del flanco opuesto de la Unión Soviética a descifrar códigos soviéticos.

El ejército japonés no podría haber deseado profesores más distinguidos. Los criptoanalistas polacos descifrarían posteriormente las primeras versiones de la máquina Enigma alemana en 1932, y su trabajo impulsó los esfuerzos franceses y británicos para descifrar las máquinas Enigma posteriores, más complejas. En las décadas de 1920 y 1930, se puede afirmar con certeza que los criptoanalistas polacos se encontraban entre los mejores del mundo.

Se hicieron los preparativos y el 7 de septiembre de 1924, el capitán Jan Kowalewski llegó a Yokohama. ^{[ 12 ]} Kowalewski impartió un curso conjunto del Ejército y la Armada de tres meses ^{[ 13 ]} a al menos siete oficiales: cuatro del Ejército y tres de la Armada. ^{[ 14 ]}

Cuando terminó el curso, alguien sugirió que los criptólogos novatos adquirieran experiencia práctica trabajando con criptólogos polacos en Polonia. ^{[ 15 ]} Los estudiantes japoneses irían a Polonia con su profesor. Se hicieron los arreglos necesarios y se inició una especie de programa de estudios en el extranjero. Cinco oficiales partieron hacia Polonia con Kowalewski a finales de 1924 (Taishō 13). ^{[ 16 ]} Pasaron un año trabajando en la Oficina de Cifrado del Ejército Polaco antes de regresar a Japón y ocupar puestos en el Departamento de Cifrado del Ejército Japonés. ^{[ 17 ]}

Takagawa y Hiyama afirman que, durante los siguientes catorce años (hasta el año 14 de la era Shōwa), dos oficiales del ejército japonés viajaban anualmente a Varsovia para recibir entrenamiento criptológico. ^{[ 16 ]} Ni Smith ni Budiansky mencionan a Kowalewski ni a oficiales japoneses que estudiaran en Polonia. Yardley menciona al "experto polaco" que trabajaba para el ejército, pero se equivoca en la cronología. En inglés, solo Kahn le da un nombre a este experto y proporciona más detalles.

Kahn escribe que Kowalewski estuvo en Japón desde aproximadamente 1920, cuando supuestamente ayudaba a mejorar los códigos japoneses, y que aún se encontraba allí en 1925 impartiendo clases en una nueva escuela de códigos de la Armada. Es decir, Kahn afirma que Kowalewski trabajaba para la Armada, no para el Ejército. Las fuentes japonesas dejan claro que tanto oficiales del Ejército como de la Armada asistieron al curso de tres meses de Kowalewski, por lo que es posible que haya cierta confusión. Sin embargo, Yardley escribió, correctamente, que Kowalewski trabajaba para el Ejército, pero se equivocó en el año, ya que afirmó que el experto polaco había llegado en 1920. El error de Yardley podría explicar por qué Kahn sitúa la llegada de Kowalewski en un año incorrecto, pero nada en Yardley sugiere que Kowalewski haya trabajado alguna vez para la Armada.

Aunque mencionan a Kowalewski (si no por su nombre), ni Kahn ni Yardley hacen referencia a la formación de criptólogos japoneses en Polonia ni al regreso de Kowalewski a su país. Por lo tanto, es probable que los libros en inglés más leídos sobre historia de la criptología omitan una parte importante del desarrollo de la criptología profesional en Japón, si las fuentes japonesas son correctas. Si se confirman estas fuentes, supondría una valiosa aportación a la comprensión de la criptología japonesa previa a la Segunda Guerra Mundial. Los criptoanalistas polacos eran muy buenos, y si instruyeron a los japoneses durante casi quince años, el fracaso de Japón en descifrar la mayoría de los códigos aliados durante la guerra resulta aún más desconcertante.

Hyakutake Harukichi fue uno de los primeros oficiales japoneses en estudiar en Polonia y, a su regreso, fue nombrado jefe de la sección de códigos del tercer departamento del Estado Mayor del Ejército. Esto ocurrió en 1926. Como era de esperar, una de sus primeras preocupaciones fue fortalecer los códigos del Ejército. Comenzó diseñando un nuevo sistema para reemplazar un código de cuatro letras utilizado por los agregados militares que había estado en uso desde alrededor de 1918. El reemplazo fue el código de dos letras y diez caracteres que Yardley menciona, pero que atribuye erróneamente a Kowalewski alrededor de 1920. ^{[ 18 ]} Yardley ofrece la siguiente descripción del nuevo sistema de Hyakutake y su efectividad: ^{[ 8 ]}

Este nuevo sistema era complejo y requería diez códigos diferentes. Los japoneses primero codificaban algunas palabras de su mensaje en un código, luego, mediante el uso de un "indicador", saltaban a otro código y codificaban algunas palabras más, y luego a otro código más, hasta que los diez se hubieran utilizado en la codificación de un solo mensaje.

Los mensajes codificados de esta manera plantearon un problema sumamente desconcertante, pero tras varios meses de análisis minucioso, descubrí que estaban codificados en diez sistemas diferentes. Una vez hecho este descubrimiento, identifiqué rápidamente todos los "indicadores". A partir de ahí, no fue difícil encontrar una solución.

Yardley también describe el sistema japonés de segmentación de mensajes, pero no aclara si esto se aplica al código de dos letras y diez caracteres. La descripción que hace Takagawa del código de Hyakutake no menciona ninguna segmentación, pero por lo demás coincide bastante con el relato de Yardley. ^{[ 19 ]} Es posible, entonces, que la segmentación no formara parte del nuevo sistema de Hyakutake. No está claro qué sistemas de códigos incluían la segmentación ni cuándo se utilizaban. Michael Smith menciona en The Emperor's Codes que los criptógrafos británicos se sorprendieron por la aparición de la segmentación en los códigos japoneses alrededor de 1937. ^{[ 20 ]} Los británicos habían estado descifrando algunos códigos japoneses al menos desde la Conferencia Naval de Washington. Si no vieron la segmentación en los códigos del Ejército hasta 1937, ¿en qué código la vio Yardley durante su tiempo en la Cámara Negra de Estados Unidos? Se necesita más investigación para responder a esa pregunta.

De la descripción de Yardley se desprende claramente que el nuevo sistema de Hyakutake no era muy eficaz. El sistema utilizaba 10 tablas, cada una con 26 filas y columnas etiquetadas del aa z. Esto da como resultado 626 grupos de código de dos letras. La mayoría de las palabras y frases no estarán en el código y deberán escribirse en kana. En este sentido, es similar, aunque más extenso, al primer código japonés que Yardley descifró en 1919. La diferencia radica en que esta vez había diez códigos en lugar de uno solo. Básicamente, Hyakutake creó un sistema de policódigo donde el código cambia cada pocas palabras. Esta es simplemente una versión codificada de un cifrado de sustitución polialfabético. Los cifrados polialfabéticos utilizan varios alfabetos de cifrado diferentes y cambian entre ellos a intervalos regulares, generalmente después de cada letra. La robustez de un cifrado polialfabético reside en la cantidad de alfabetos que utiliza para cifrar, la frecuencia con la que cambia entre ellos y cómo lo hace (de forma aleatoria o siguiendo algún patrón, por ejemplo). El cifrado de Vigenère es probablemente el ejemplo más famoso de cifrado por sustitución polialfabética. ^{[ 21 ]} Las famosas máquinas de cifrado de la Segunda Guerra Mundial cifraban en un sistema polialfabético. Su fortaleza radicaba en la enorme cantidad de alfabetos bien combinados que utilizaban y en la forma bastante aleatoria de alternar entre ellos.

Con un poco de suerte, los criptoanalistas experimentados han podido descifrar cifrados polialfabéticos durante siglos. Desde finales del siglo XIX ni siquiera necesitaron suerte: Auguste Kerckhoffs publicó una solución general para cifrados polialfabéticos en 1883 en su libro La Cryptographie militaire . ^{[ 22 ]}

Así pues, aunque el nuevo sistema de códigos de Hyakutake era original, ^{[ 23 ]} la idea fundamental que lo sustentaba era bien conocida, al igual que sus debilidades. Con tan solo 626 grupos de códigos, se asemeja más a un cifrado que a un código. Como se mencionó anteriormente, las diez tablas de códigos diferentes lo convierten en un cifrado polialfabético, es decir, con solo diez "alfabetos". Métodos como la superposición de Kerckhoffs ^{[ 24 ]} pueden utilizarse para convertir varios mensajes codificados polialfabéticamente en diez fragmentos de mensajes codificados monoalfabéticamente, cada uno de los cuales se resuelve con gran facilidad. No es de extrañar que los miembros de la Cámara Negra de Yardley descifraran el código en pocos meses.

El uso de diez tablas pudo haber sido una complicación ilusoria; en lugar de mejorar la seguridad del código, probablemente lo debilitó. Si, en vez de diez grupos de códigos diferentes para 626 términos, Hyakutake hubiera utilizado las diez tablas (con una ligera modificación para que cada grupo fuera único) para proporcionar grupos de códigos para cerca de seis mil términos, el código habría sido mucho más seguro.

Incluir más términos significa que hay que escribir menos en kana, que es precisamente la razón de ser de un código. Además, la reducción de la duplicación permite mayor flexibilidad en la asignación de homófonos. En lugar de diez grupos para cada letra, palabra o frase, cada una podría recibir homófonos según su frecuencia de aparición. Por ejemplo, el criptógrafo puede asignar un número suficientemente grande de homófonos a letras y palabras de alta frecuencia como "n", "shi" y "owari", y solo uno o dos grupos de código a elementos de menor frecuencia.

Asimismo, si se utilizaran grupos de códigos para indicar un cambio a una nueva tabla, esto también podría haber debilitado el código innecesariamente. De hecho, Yardley menciona específicamente que esto facilita el criptoanálisis de los códigos. En general, los sistemas de sustitución cambian de alfabeto con la mayor frecuencia posible, ya que esto proporciona la mejor seguridad. Su fortaleza reside en la cantidad de alfabetos que utilizan y en la aleatoriedad con la que los alternan.

Por lo tanto, cambiar de tabla después de cada par de palabras no es tan seguro como cambiar después de cada palabra. Otro aspecto importante para la seguridad es cómo el criptógrafo cambia entre las tablas. Si el sistema de Hyakutake requiriera que el encargado de descifrar códigos cambiara las tablas de forma pseudoaleatoria, esto proporcionaría mayor seguridad que requerir una secuencia fija de cambios. Esto cobra mayor importancia si las tablas se derivan unas de otras de alguna manera predecible. Si, por ejemplo, el texto plano battle engagedse encuentra aaen la tabla 1, aben la tabla 2 y acen la tabla 3, entonces cambiar entre las tablas en orden supondrá mucha menos dificultad para el criptoanalista que utilizarlas en un orden más aleatorio.

Los cifrados de sustitución polialfabética regulares suelen basarse en palabras clave para determinar los cambios de alfabeto. Cada letra de la palabra clave hace referencia a un alfabeto diferente. Con las diez tablas del sistema de Hyakutake, sería fácil usar un número de código para cambios pseudoaleatorios: "301934859762" significa codificar la primera palabra o frase con la tercera tabla, la segunda con la décima (cero) tabla, etc. La decimotercera palabra o frase se codificaría de nuevo con la tercera tabla. Por supuesto, para garantizar la máxima seguridad, este número de código debe cambiarse con frecuencia.

Lamentablemente, no hay información sobre cómo se modificaron las tablas, salvo la vaga mención de Yardley de que "hasta que las diez se hubieran utilizado en la codificación de un único mensaje", citada anteriormente. ^{[ 8 ]} Desafortunadamente, esto no aclara el orden en que se utilizan las tablas.

Hara Hisashi se convirtió en jefe de la sección de códigos de la Séptima División en algún momento después de 1932 y posteriormente fue transferido a la Tercera Sección del Estado Mayor del Ejército. ^{[ 25 ]} En algún momento entre entonces y 1940, Hara ideó un sistema que utilizaba un aditivo de números pseudoaleatorios para supercifrar el código de tres números que el Ejército ya tenía en servicio.

Ni Takagawa ni Hiyama proporcionan detalles sobre cuándo se adoptó este sistema de código de tres dígitos para las comunicaciones del Ejército. Un código de tres dígitos tiene un máximo de 10³, o 1000 grupos, lo cual sigue siendo demasiado pequeño para un código estratégico y muy lejos de los 25 000 que Yardley afirma que tenían algunos códigos japoneses en la década de 1920. Sin embargo, era un código de dos partes, una mejora importante.

Los libros de códigos contienen dos listas: una de grupos de códigos y otra de letras, palabras y frases en texto plano. Quien codifica un mensaje busca las palabras en la lista de texto plano y las sustituye por el grupo de códigos correspondiente. Obviamente, es importante para la cordura de esa persona que el texto plano esté ordenado para que las palabras se puedan buscar fácilmente. Dado que el sistema de decodificación es similar (buscar el grupo de códigos y sustituir el texto plano), es igualmente importante que los grupos de códigos también estén ordenados. Con un código de una sola parte, ambas listas están en orden alfabético (o numérico). Esto significa que se puede codificar y decodificar usando el mismo libro.

También facilita que el enemigo descifre el código porque, una vez que se dan cuenta de que se trata de un código de una sola parte, pueden usar grupos conocidos para sacar conclusiones sobre grupos desconocidos. Por ejemplo, si el enemigo sabe que aabbces Antwerpy aabbzes available, sabrá que aabbmno puede ser Tokyo.

Un código de dos partes mezcla las listas, lo que lo hace más robusto al evitar el problema descrito anteriormente. La desventaja es que ahora se necesitan dos libros. Uno, para la codificación, contiene el texto plano en orden para facilitar la codificación, y el otro, para la decodificación, contiene los grupos de código en orden. De ahí el nombre de código de "dos partes". El aumento de seguridad suele compensar el aumento de tamaño y las preocupaciones de seguridad adicionales. Antoine Rossignol inventó el código de dos partes alrededor de 1650. ^{[ 26 ]} La idea difícilmente podría considerarse nueva o secreta en el siglo XX, por lo que resulta sorprendente que los criptógrafos japoneses tardaran tanto en empezar a utilizar un método criptográfico común.

El sistema de cifrado de clave única es el único sistema totalmente seguro. Utiliza números aleatorios para codificar el texto plano. Si los números son verdaderamente aleatorios y quien los codifica nunca los reutiliza, el mensaje cifrado no puede descifrarse. Afortunadamente para los criptólogos, generar números aleatorios es muy difícil, y crear, distribuir y gestionar claves para más de un puñado de corresponsales está fuera del alcance de la mayoría de los gobiernos.

El uso de números aleatorios para la criptografía se realizó por primera vez alrededor de 1917 para proteger las comunicaciones por teletipo . Resultó inviable por las razones mencionadas anteriormente. Sin embargo, a mediados de la década de 1920, el gobierno alemán ya utilizaba libretas de un solo uso para la correspondencia diplomática. ^{[ 27 ]} Habían aprendido la lección de la Primera Guerra Mundial y estaban decididos a evitar que se repitiera.

Hara ideó un sistema que utilizaba números aleatorios para supercifrar los códigos del ejército japonés. Posiblemente debido a las dificultades logísticas inherentes al sistema de cifrado de un solo uso, el sistema de Hara empleaba tablas de números pseudoaleatorios. El descifrador debía indicar en qué parte de la tabla realizaba el cifrado, ocultando los encabezados de fila y columna en el mensaje.

Este sistema no es nuevo. Diplomáticos y ejércitos comenzaron a usar el supercifrado con aditivos durante o poco después de la Primera Guerra Mundial, y para la década de 1920 ya era común. Los diplomáticos alemanes en París usaban, poco después de la Primera Guerra Mundial, un libro de códigos de 100 000 grupos supercifrados dos veces a partir de un libro de 60 000 grupos aditivos. ^{[ 28 ]} Sería muy sorprendente que, después de cinco a diez años de entrenamiento con los polacos, los criptólogos del ejército japonés no estuvieran ya familiarizados con el supercifrado con tablas aditivas.

El supercifrado es bastante robusto. Puede romperse, y de hecho se rompió, pero es muy difícil. Con la excepción de la libreta de un solo uso, que conservará sus secretos para siempre, cualquier código o cifrado puede romperse. Solo se requiere material suficiente. Lo único que se puede esperar de un sistema de código o cifrado es que, para cuando el enemigo lo descifre, la información del mensaje ya no sea útil. Esto es simplemente una realidad criptográfica.

El sistema de código pseudoaleatorio de Hara, como cualquier sistema aditivo que no sea la libreta de un solo uso, puede ser descifrado. Tarde o temprano, alguien, en algún lugar, utilizará partes superpuestas de las tablas aditivas. Lo primero que hace el criptoanalista es identificar en qué parte del mensaje se oculta el punto de inicio de la tabla (el "indicador"); esto permite alinear los mensajes cifrados con las mismas secciones de las tablas numéricas y eliminar los aditivos. ^{[ 29 ]}

Quizás consciente de la brecha entre la teoría y la práctica, Hara ideó un pequeño sistema para generar números pseudoaleatorios que pudieran usar las unidades cuyos mapas estaban desactualizados y a las que no se les podían proporcionar nuevos. Esto sugiere que los criptógrafos tenían experiencia real con la criptología en condiciones de campo de batalla.

El sistema es sencillo, como sin duda se pretendía. Requiere una pequeña tabla de números aleatorios. En lugar de usar los números como aditivos, el cifrador utiliza dos o más de ellos para crear un número mucho más largo. Ese número se utiliza luego para sobreencriptar el mensaje. La siguiente figura muestra cómo se hace. ^{[ 30 ]}

Al sumar los números, se descartan las decenas. Así, 8 + 9 = 7. Si el cifrador utiliza un número de seis dígitos y otro de cinco, el número pseudoaleatorio resultante se repetirá cada 30 dígitos. Hiyama ofrece un ejemplo de este sistema con un número de siete dígitos y otro de cinco, que se repite cada 35 dígitos. ^{[ 31 ]}

Este sistema de números pseudoaleatorios es mucho más débil que el sistema de supercifrado habitual, pero como sistema de respaldo de emergencia habría sido adecuado y, sin duda, mejor que usar un cifrado por transposición o sustitución simple. Como cualquier otro sistema de cifrado, para descifrar un sistema de números pseudoaleatorios solo se necesita una cantidad suficiente de texto cifrado interceptado.

El sistema de dos letras y diez cartas de Hyakutake era extremadamente débil. Podría haber servido como un código táctico de campo aceptable: es sencillo de usar, solo requiere cartas en papel y un lápiz, y se puede modificar fácilmente. Sin embargo, como código para agregados militares en todo el mundo, el sistema de Hyakutake era demasiado débil. Básicamente, era una versión ligeramente mejorada del código de dos letras del Ministerio de Asuntos Exteriores que Yardley descifró en 1919, y posiblemente no tan robusto como el código de cuatro letras al que reemplazó.

Kahn, Smith y Budiansky dejan claro que el supercifrado y el uso de aditivos pseudoaleatorios no eran nada nuevo ni siquiera en la década de 1920; Kahn dice que el código cifrado era "el método habitual para las comunicaciones diplomáticas". ^{[ 32 ]} Un sistema que utilizaba números aleatorios para supercifrar mensajes no era revolucionario en la década de 1930.

Así pues, el sistema de Hara no era nuevo y no parece haber sido mejor que otros sistemas similares utilizados desde hace tiempo en otros países. Sin embargo, diseñar e implementar el sistema del Ejército fue un logro importante y es posible que Hara fuera el responsable. Un tema para futuras investigaciones sería por qué se eligió este sistema en lugar de los cifrados automáticos. ¿Se optó por el sistema de números aleatorios por razones no criptológicas? ¿Eran los criptoanalistas del Ejército lo suficientemente competentes como para comprender que los números aleatorios, cuando se usaban correctamente, eran más seguros que las máquinas de cifrado?

Existían varios libros que sugerían formas de descifrar máquinas de cifrado. La obra de William Friedman, * El índice de coincidencia y sus aplicaciones a la criptografía*, fue revolucionaria; la incorporación de métodos matemáticos avanzados, especialmente estadísticos, al conjunto de herramientas criptológicas hizo que los sistemas criptográficos tradicionales quedaran obsoletos y los sistemas de máquinas, vulnerables. ^{[ 33 ]} Por lo tanto, es posible que los criptoanalistas japoneses supieran que las máquinas de cifrado eran, al menos en teoría, vulnerables.

El ejército polaco comprendió desde el principio que el cifrado automático revolucionaría la criptología y, a partir de 1929, empleó a matemáticos en criptoanálisis. Sin embargo, dado que el objetivo de la cooperación criptográfica polaco-japonesa era entrenar a los japoneses para descifrar códigos rusos, no era necesario que los criptólogos polacos revelaran métodos de cifrado que los rusos no utilizaban. Enseñar a los japoneses los métodos más novedosos y avanzados no les sería útil contra los códigos rusos y solo aumentaría el riesgo de que los alemanes los descubrieran y modificaran sus códigos. Por lo tanto, los polacos tenían un fuerte incentivo para enseñar a los japoneses solo lo estrictamente necesario.

El ejército japonés conocía los sistemas informáticos; en La Haya, en 1926, un agregado militar japonés presenció una demostración de la máquina de cifrado Modelo B1 de Aktiebolaget Cryptograph . ^{[ 34 ]} De hecho, a principios de la década de 1930, tanto la Armada japonesa como el Ministerio de Asuntos Exteriores adoptaron sistemas informáticos para sus mensajes más secretos. El hecho de que estos sistemas parezcan haberse desarrollado en Japón sugiere la existencia de criptógrafos expertos en el país. Esto indica que quizás existieran otras razones, no criptográficas, por las que el ejército continuó utilizando sistemas basados ​​en tablas y libros. Tal vez una investigación más profunda sobre los aspectos culturales e institucionales de la criptología en Japón durante el período de entreguerras podría revelar dichas razones.

En este breve repaso de la historia de la criptología japonesa, destacan varios hechos curiosos. Uno de ellos es que el gobierno japonés no contrató a ningún experto externo para que les ayudara con sus códigos hasta 1924. Teniendo en cuenta la gran cantidad de gaikokujin oyatoi (extranjeros contratados) que se trajeron para colaborar en la "modernización" durante el período Meiji, resulta sorprendente que se ignorara un campo tan importante como la criptología.

Esto sugiere que el gobierno japonés, en las primeras décadas del siglo XX, no comprendía realmente la importancia de la criptología para la protección de las comunicaciones. Esta actitud difícilmente se habría limitado a Japón en las décadas de 1910 o 1920; a pesar de su éxito en la Conferencia Naval de Washington y la posterior reprimenda pública de Yardley, los códigos estadounidenses siguieron siendo débiles hasta principios de la década de 1940. Sin embargo, incluso Estados Unidos, gracias a sus vínculos con Europa, tenía una tradición criptológica y una reserva de personas talentosas que comprendían los problemas y las soluciones. Japón no parece haber tenido a nadie como Yardley, y mucho menos a un William Friedmann .

Los criptólogos del ejército japonés, a pesar de haber recibido entrenamiento con el ejército polaco durante más de diez años, desarrollaron inicialmente códigos deficientes. El sistema de Hara muestra una mejora significativa y demuestra un conocimiento de la criptografía al menos al mismo nivel que el que practicaban otras grandes potencias mundiales a principios de la década de 1940.

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Este artículo incorpora texto de OpenHistory.