RED (Type A) Şifreleme Makinesi

1. Algoritma / Ürün Özeti

1.1. RED adı ve kullanım bağlamı

RED, Amerikan Signal Intelligence Service (SIS) tarafından Japon diplomatik makine şifrelerinden birine verilen örtü adıdır. Japon Dışişleri Bakanlığının kullandığı Type A ailesi, Japonca adlandırmada 91-shiki ōbun-injiki biçimiyle de anılır; “91” sayısı Japon imparatorluk takvimindeki 2591 yılına, yani 1931'e karşılık gelir. Kaynaklarda Angōki Taipu-A adıyla da karşılaşılır.

Japonya'nın makine tabanlı şifrelemeye geçişi tek bir tarihte gerçekleşmedi. 1931 tarihli Type 91 soyundan gelen sistemler 1930'ların ilk yarısında gelişirken, NSA tarihçesi Japon Dışişleri Bakanlığının Type A makinesini 1935'te iletişim güvenliği için benimsediğini ve SIS'in aynı yıl bu trafiği RED olarak adlandırdığını belirtir. Bu ayrım, “makinenin ortaya çıkışı”, “kurumsal kullanım” ve “Amerikan kriptanalistlerinin sistemi tanıması” tarihlerinin birbirine karıştırılmaması açısından önemlidir.

RED, Japon İmparatorluk Donanmasının savaşlar arası dönemde kullandığı RED BOOK / RED Naval Code ile aynı sistem değildir. Donanma tarafındaki yapı bir kod kitabı ailesidir; burada ele alınan RED ise diplomatik haberleşmede kullanılan makine üretimli bir şifredir.

2. Tarihçe ve Tasarım Kökeni

2.1. Yardley sonrası güvenlik arayışı

Herbert O. Yardley'nin 1931'de yayımladığı The American Black Chamber, Amerikan kriptanaliz faaliyetleri hakkında ayrıntılar vererek Japon makamlarında mevcut yöntemlerin güvenliği konusunda ciddi kaygı doğurdu. NSA'nın tarihsel anlatımında bu olay, Japon Dışişleri Bakanlığının giderek daha fazla makine tabanlı şifre sistemine yönelmesinin başlıca nedenlerinden biri olarak gösterilir.

Type 91 ailesinin teknik kökeninde Boris Hagelin'in şirketinden temin edilen ve Arvid Damm'ın daha eski tasarımlarına dayanan makineler bulunur. Hagelin'in patentlerinin kopyalanacağından çekindiği ve en gelişmiş rotor makineleri yerine daha eski bir Damm tasarımını verdiği; Japon mühendislerin bu cihazı tersine mühendislik ederek kendi makine ailesini geliştirdiği dönemin kriptoloji tarihçelerinde aktarılır. Japon tasarımının ayırt edici katkılarından biri, harfleri altılı ve yirmili iki kümeye ayıran mekanizmadır.

2.2. “Altılar ve yirmiler” ayrımı

RED Latin alfabesiyle hazırlanan diplomatik metni makine üzerinden şifreleyip kablo/telgraf kanallarına uygun gruplara dönüştürüyordu. Dönemin uluslararası telgraf ücretlendirmesinde telaffuz edilebilir dizilerin anlamsız kod gruplarından daha ucuz olabilmesi, çıktının hece benzeri görünmesini ekonomik açıdan yararlı hâle getiriyordu. Makine bu nedenle altı harflik bir grubu diğer yirmi harften ayrı bir dönüşüm yolundan geçiriyordu; ilk uygulamalarda bu altılı grup seslilerle ilişkilendirilmiş ve Y de bu gruba dâhil edilmiştir.

Amerikan kriptanalistleri bu yapıyı “sixes and twenties” biçiminde tanımladı. Sonraki RED sürümlerinde altılı grubun seçimi değiştirilebilse de 6/20 ayrımının kendisi, daha sonra PURPLE'da da devam eden önemli bir yapısal iz bıraktı.

3. Mekanizma

3.1. Yarım rotor yaklaşımı

Klasik rotor makinelerinde iki yüzde bulunan temas noktaları, rotor konumuna göre giriş harfini başka bir çıkışa eşler. RED'e ilişkin tarihsel teknik açıklamalarda ise iki harf kümesini ayrı işleyen yarım rotor benzeri düzeneklerden söz edilir. Amerikan çözüm makinelerinde de altılı ve yirmili kümeyi ayrı ayrı işleyebilmek için iki yarım rotor kullanılmıştır.

İlk notta yer verdiğim mekanik ayrıntılar şu şekilde korunabilir:

• Rotor benzeri bir bölümde dairesel olarak düzenlenmiş 26 temas noktası ve bunlarla çalışan temas şeritleri bulunuyordu.
• Mekanik hareket, giriş harfinin o andaki konuma göre başka bir temas noktasına yönlendirilmesini sağlıyordu.
• Benzer rotor düşüncesinin değiştirilmiş örnekleri daha sonraki Hagelin B-211 gibi makinelerde de görülür.
• Alfabenin iki kümeye ayrılması PURPLE ailesinde de devam etti.
• Kaynaklarda, tekerlek yüzündeki iki 60 temaslı düzenek ve 26 şeridin birlikte kullanıldığı mekanik ayrıntılar aktarılır.
• Engelli diş / adımlama düzeni rotor konumunu ilerletiyor; tarihsel teknik tariflerde 47. konumla ilgili özel bir ilerleme davranışından da söz ediliyor.

Bu mekanik ayrıntıların bazıları farklı tarihçelerde farklı terminolojiyle anlatıldığından, burada cihazın bütün elektrik şemasını yeniden kurduğum iddiasında bulunmuyorum. Kriptanaliz açısından belirleyici özellik, iki harf kümesinin ayrı işlenmesi ve bu ayrımın şifreli metinde ölçülebilir bir yapı bırakmasıdır.

4. Kriptanaliz

4.1. Birbirinden bağımsız çözümler

RED üzerinde İngiltere ve Amerika'da ayrı ekipler çalıştı. Tarihsel ikincil kaynaklar Hugh Foss ve Oliver Strachey'nin 1934'te İngiliz çözümüne ulaştığını, Harold Kenworthy'nin ekibinin ertesi yıl J machine adı verilen bir kopya geliştirdiğini aktarır.

Amerikan tarafında SIS, 1935'te Type A trafiğini incelemeye başladı. Frank Rowlett ve Solomon Kullback sistemin anahtar düzeni ile makine örüntüsünü çözdü; NSA biyografileri RED mesajlarından düzenli istihbarat üretiminin 1936-1937 döneminde başladığını ve ilk RED çevirisinin Şubat 1937'de elde edildiğini belirtir. Donanma tarafında Agnes Meyer Driscoll'ün çözdüğü ORANGE / M-1 sistemi, RED ile yakın mekanik akrabalık gösterdiği için çözüm çalışmalarına ayrıca katkı sağladı.

SIS ilk aşamada sistemi betimleyici biçimde “Japanese Code Machine” olarak anmış, daha sonra güvenlik amacıyla renk tabanlı adlandırmaya geçerek RED adını kullanmıştır. Çözümü hızlandırmak için Amerikalılar da işlevsel bir kopya üretmiş, altılı ve yirmili harf gruplarını ayrı çözmek için iki yarım rotor kullanmıştır.

4.2. RED'den PURPLE'a geçiş

1938'in sonlarından itibaren daha önemli diplomatik merkezlerde Type B / PURPLE kurulmaya başladı; Japon Dışişleri Bakanlığının yeni sistemi Şubat 1939'da devreye aldığı NSA kayıtlarında belirtilir. Daha az önemli diplomatik noktalarda RED'in kullanılmaya devam etmesi iki sistemin bir süre aynı anda çalışmasına yol açtı.

Bu eşzamanlı kullanım kriptanalistlere aynı veya benzer mesajların iki farklı sistemle şifrelenmiş örneklerini verdi. Daha önemlisi PURPLE da altılı/yirmili ayrımı koruyordu. RED'den öğrenilmiş bu yapısal özellik, PURPLE'ın çözümünde yararlı bir başlangıç noktası oldu. PURPLE için yaklaşık on sekiz aylık yoğun çalışmanın ardından Amerikan ekipleri sistemin işlevini taklit eden bir makine kurabildi.

5. İstihbarat Değeri

RED çözümü tek başına savaşın bütün stratejik istihbaratını üretmedi; fakat Japon dış politikasına ilişkin doğrudan diplomatik trafik sağladı. NSA tarihçesi, 1936 tarihli Anti-Comintern düzenlemelerine ilişkin gizli hükümler gibi bilgilerin RED çözmelerinden elde edildiğini belirtir. Daha sonraki RED/PURPLE diplomatik çözmeleri Almanya–İtalya–Japonya ilişkilerinin ve Tripartite Pact çevresindeki görüşmelerin izlenmesinde de değer taşıdı.

İkincil tarihçelerde, Japon savaş gemisi Nagato'nun deneme seyirlerine ilişkin şifreli raporların çözülmesinin o sırada tasarlanmakta olan USS North Carolina (BB-55) üzerinde performans odaklı değişikliklere katkıda bulunduğu da aktarılır. Bu örneği, tek bir RED mesajının doğrudan bir gemi tasarımını “değiştirdiği” biçiminde basitleştirmek yerine, çözülmüş diplomatik/teknik trafiğin daha geniş istihbarat değerlendirmesine girdi oluşturduğu çerçevede okumak daha doğrudur.

6. Değerlendirme

RED'in zayıflığını yalnız “basit bir makineydi” diye açıklamak eksik kalır. Kriptanalizi kolaylaştıran unsurlar; alfabenin iki kümeye ayrılması, aynı yapısal tercihin sonraki sistemlerde korunması, bazı mesajların farklı sistemlerle yinelenmesi ve operasyonel kullanım alışkanlıklarının makine tasarımıyla birleşmesidir. Tarihsel açıdan asıl ders, güçlü görünen bir şifre cihazının güvenliğinin yalnız mekanik karmaşıklığa değil, anahtar uzayına, istatistiksel sızıntıya, kullanıcı prosedürlerine ve aynı bilginin başka kanallarda tekrar edilip edilmediğine de bağlı olduğudur.

RED makinesi, tarihsel kriptografi ile kriptanalizin aynı mekanik sistem üzerinde nasıl kesiştiğini gösteren somut bir örnektir. Güncel sürümde ilk nottaki mekanik ayrıntıları, kişi adlarını, tarihsel bağlantıları ve kriptanaliz adımlarını korudum; fakat anlatım sırasını kaynakların kronolojisine göre yeniden kurup RED ile PURPLE arasındaki sınırı daha açık hâle getirdim.

Kaynakça

• **[1]** National Security Agency. (2021). Red and Purple. NSA/CSS Cryptologic History.
• **[2]** National Security Agency. (2021). Early Japanese Systems. NSA/CSS Cryptologic History.
• **[3]** Alan G. Konheim. (2007). Computer Security and Cryptography. Wiley-Interscience.
• **[4]** David Kahn. (1996). The Codebreakers: The Comprehensive History of Secret Communication from Ancient Times to the Internet, Revised Edition. Scribner.
• **[5]** Christopher Andrew. (1996). For the President's Eyes Only. HarperCollins, p. 105. ISBN 978-0-06-092178-1.
• **[6]** Friedrich Ludwig Bauer. (2007). Decrypted Secrets: Methods and Maxims of Cryptology. Springer, pp. 154-158.
• **[7]** Stephen Budiansky. (2000). Battle of Wits: The Complete Story of Codebreaking in World War II. Free Press, pp. 84-88.
• **[8]** Hervie Haufler. (2003). Codebreakers' Victory: How the Allied Cryptographers Won World War II.
• **[9]** Michael Smith. (2000). The Emperor's Codes: The Breaking of Japan's Secret Ciphers. Arcade Publishing, pp. 45-47.
• **[10]** David Kahn. (1967). The Codebreakers: The Story of Secret Writing. Macmillan. ISBN 978-0-684-83130-5. OCLC 59019141.
• **[11]** John J. G. Savard. The RED Machine. Historical technical note; accessed in the source set used for the 2021 version.