La C-36 française: La période Vichy () ()

A la suite de l'armistice, la France est coupée en deux. Le nord est occupée par les allemands et le sud et l’Afrique du nord (Maroc, Algérie et Tunisie) est sous le contrôle d'un gouvernement qui siège à Vichy. Ce gouvernement dirigé par le maréchal Pétain suit une politique de collaboration avec l'ennemi.

Suite à l'armistice, Vichy est autorisé à chiffrer ses messages et à les transmettre par radio mais à condition d'utiliser des méthodes connues des allemands. Voici ces méthodes :

• Dictionnaire 1919 Type 2, à 5 chiffres, utilisant un procédé de sur-chiffrement.
• Code Colonie 1923B – utilisant le procédé de sur-chiffrement CMAN.
• Carnet SMC (Sahara-Maroc-Confins) à 4 chiffres utilisant le procédé de sur-chiffrement SAMA spécifique à l'Afrique du Nord. Il peut-être utilisé à tout les échelons.
• Système 1923 1A (transposition simple à colonne).

Mais Vichy utilisait aussi d'autres méthodes de chiffrement, non communiquées aux allemands mais uniquement sur réseau filaire.

En métropole, ces moyens de chiffrement sont en partie ceux d'avant l'armistice: La B-211, le Dictionnaire 1919 Type 1 à 5 chiffres, le Code DT, le Code G1, le Code 70 à 4 chiffres (qui remplace le Code 69), la C-36. La B-211 est le moyen normal de communication au niveau des états-major. Le Code DT sert de moyen de secours. Le code chiffré 70 et la C-36 sont utilisés que pour l'instruction.

En Afrique du nord (19ième région militaire), la B-211 est principalement utilisée pour le dialogue entre EM et avec la métropole. Le code ATM, spécifique de l’Afrique du nord est le principale outil de chiffrement. C’est un code à 4 chiffres et il utilise des tables de sur-chiffrement. Le procédé manuel SD23 à diagonale est utilisé entre commandants de bataillon et de régiments. Enfin la C-36 est utilisée au niveau division et régiment.

Un réseau opérationnel de C-36 couvrant toute l’Afrique du nord est constitué à partir d'avril 1941 (SHF-1P136 1942). Ce réseau est réservé aux communications télégraphiques entre commandants militaires, généraux commandant de groupes de subdivisions, généraux de division et entre ceux-ci et le général commandant supérieur.

     Secrétariat à la guerre à Mr le général Commandant en chef délégué 
     général du gouvernement en Afrique Française. Vichy, le 8 mars 1941.
     (le document porte le tampon "SECRET" en rouge).
	 
     En réponse à votre lettre N°1108/EM du 28 février 1941, relative à 
     l’utilisation de machines à chiffrer C-36 en Afrique du Nord et 
     A.O.F. [1]. J’ai l’honneur de vous signaler l’existence en Afrique 
     du Nord d’un réseau de chiffrement en machines C-36. Ce réseau, 
     constitué pendant la guerre par l’EM du TOAFN [2] fonctionne 
     actuellement sous la direction de la 19e région. Je vous autorise à 
     l’étendre et à le modifier sous réserve que vous en assuriez la 
     direction (établissement et renouvellement des clés). Les Tableaux 
     de dotation en documents du chiffre pour l'Afrique du Nord 
     actuellement en préparation, devant comprendre les nouveaux 
     détenteurs de ces machines, vous voudrez bien me faire parvenir sous 
     le présent timbre [3]le schéma de ce réseau de chiffrement et les 
     numéros des machines que vous vous proposez de distribuer. Vous 
     voudrez bien m'adresser également les Tableaux de clefs que vous 
     mettrez en service.

Plusieurs documents font état du nombre de moyens de chiffrement par unité. Un récapitulatif fait état de la présence de 250 C-36 en Afrique du Nord. La métropole qui est divisée en 8 régions militaires ("DM: Division Militaire") possède en tout, avec les écoles 155 machines. Donc, durant la période Vichy, il y a en tout 400 C-36 opérationnelles.

Un bulletin de l'ARCSI (Ribadeau-Dumas 1976) précise que lors de la retraite en Juin 40, le service du chiffre cacha des machines à chiffrer dans plusieurs caches. Si on suppose qu’au moins une machine sur deux a été cachée, il y avait au moins 900 à machines. Si on suppose que plusieurs dizaines ayant été perdu, détruites ou capturées durant la débâcle de juin 1940, on obtient un nombre totale de 1000 C-36 livrées à l'armée française en 1940. Ce chiffre correspond à la commande décidée en 1937.

En fait, le nombre de machines livrées est plus vraisemblablement de 2000 machines. En effet, plusieurs documents de dotations spécifient le n° des machines. Ainsi, dans un inventaire daté du 18 mars 1941, le numéro des 49 machines présentes alors au Maroc est indiqué ainsi que les unités qui les détiennent (SHD-1P136 1942). Voici quelques uns des numéros: 5.003, 5.128, 6.482, 6.709 [1]. Dans tous les cas, les numéros présents étaient du type : 5.xxx ou 6.xxx. On peut en déduire avec une marge d’erreur très faible qu’il y a eu au maximum 2000 machines livrées à la France.

Ce nombre est également confirmé par un article de l'ARCSI concernant l'histoire de la cryptographie militaire française (Ribadeau-Dumas 1975) qui indique qu'il y avait 115 B-211 et 2000 C-36 en 1939 [2].

Notes de bas de page:

• [1] Parmi toutes les archives que j'ai explorées, j'ai pu enregistrer plus de 100 numéros de machines, y compris les machines sur le continent. Tous les chiffres étaient dans la fourchette de 5 000 à 6 999. Si les propriétaires de C-36 (collectionneurs, conservateurs) m'envoyaient leur numéros de machine, je pourrais publier un catalogue anonyme des machines qui subsistent.
• [2] Cependant, je pense que la date de 1939 est erronée. Il est plus probable qu'en 1939 Les C-36 étaient encore en fabrication et ce n'est qu'en 1940 que le total de 2 000 machines (ou presque) a été atteint.

Durant la période Vichy (mars 1941), les C.36 n'étaient utilisées que sur réseaux filaires et le changement de clé était évidement moins fréquent. Les clés étant valables plusieurs mois. Ainsi le tableau A n°10 datant du 27 décembre 1940 était toujours en fonction le 26 mars 1941. Il était de plus valable pour l'ensemble des unités de l'Afrique du nord. Les tableaux A, B et C du 21 août 1942 n'ont été détruites que le 22 janvier 1943 après la chute du gouvernement de Vichy en Afrique.

Un document du 9 juin 1941 de l’état-major de l’AOF (l’Afrique de l’ouest française) à Dakar, nous indique la réception des tableaux A et B (n°3110/EM-CH) pour la C-36 qui doivent être mis en service le 15 juin à partir de 16h. Nous apprenons aussi qu’à cette époque la C-36 est considérée comme plus sur que le système SD 23 à diagonale. Enfin, il est spécifié que son utilisation doit être exceptionnelle et uniquement sur télégraphie filaire (SHD-1P136 1942).

En 1941 lorsque qu'une unité recevait des machines, l'accusé de réception était chiffré avec la machine en utilisant la clé d'exercice contenu dans le manuel. J'en déduisit qu'il y avait dans ce manuel un exemple de clé et un exemple de message. J'appris également que seul un officier avait le droit de positionner la clé interne (composée des ergots et de la lettre de calage) (SHD-1P136 1942).

     2ième bureau des troupes du groupe AOF - Note de  service – Objet: 
     les machines à chiffrer C.36 – 23 avril 1941. La mise en place des 
     éléments secrets internes sera effectué obligatoirement par un officier 
     qui gardera en lieu sur les 2 clés de l'ouverture du carter de la machine1. 
     L'opérateur, sauf si il est officier, ne doit connaître que la clé de 
     départ [1]; Les détenteurs accuseront réception en utilisant la clé du 
     manuel. Les 5 lettres utilisées comme clé de départ de ce télégramme 
     constitueront le 3ième groupe du message".

     Commandement en chef des forces terrestres et ariennes en Afrique - 
     Confidentiel - Section du Chiffre de l'Armée -  Guide-Memento du Chiffreur
     - Alger, le 15 janvier 1943.
     ... 4° Conservation des documents. ... N'ouvrir les machines à chiffrer 
     que pour les opérations de chiffrement. Les refermer ensuite à clé 
     pendant les périodes de non-utilisation. Ne pas laisser les machines 
     "à la clé" pendant leur transport. Si une machine est accidentée, ne 
     jamais confier la réparation d'une pièce à une personne non qualifiée 
     (ouvrier civil, par exemple). Demander l'échange de la machine contre 
     une machine en bon état.

Note de pied de page: [1] La clé de message est choisi par l'opérateur.

Dans les archives des forces militaires en Afrique (SHD-1P136 1942), je trouvais un document extraordinaire: un cryptogramme authentique chiffré en C-36 daté du 9 juin 1941. Normalement aucun cryptogramme n'est conservé. En effet dés qu'un cryptogramme est déchiffré, il est détruit. Ainsi si l'ennemi capture les documents du chiffre il ne peut disposer en même temps du clair et du chiffré correspondant.

Pourquoi donc, il apparaissait ici dans les archives de l'armée ? En fait ce message avait été émis sur les ondes radio et il avait été intercepté par les allemands. Ceux-ci ne purent le déchiffrer car il utilisait un procédé qui n'avait pas été déposé par la commission d'armistice. Les allemands exigeaient de l'état français de Vichy non seulement le clair du message mais aussi le procédé et les clés utilisées. Le secrétariat à la guerre adressait la requête allemande au gouverneur de l’Afrique française car le message provenait de cette région. Vichy demandait en outre qu'une enquête sur ce manquement aux règles de sécurité soit diligenté et que des sanctions soient prises envers les responsables.

Dans la lettre provenant du gouvernement de Vichy et accompagnant le cryptogramme deux informations concernant les procédures m'apparurent.

1. Le secrétariat à la guerre déclarait déduire des deux derniers groupes du cryptogramme qu'il était chiffré grâce à le C-36. Pour corroborer cette affirmation, on pouvait lire sur la page contenant l'interception allemande, le texte "NDKLE" écrit au crayon. Cette chaîne était vraisemblablement la clé du message. Je connaissais la méthode utilisée pour chiffrer la clé de message en mai 1940. La méthode en 1941 devait être légèrement différente de celle utilisée précédemment car elle permettait de déduire la machine utilisée (B-211 ou C-36). Je pense donc que comme précédemment la clé était chiffrée grâce à deux alphabets de substitution mais qui étaient différent pour la B-211 et pour la C-36. Ainsi, si le déchiffrement de l'indicateur donnait la même clé on connaissait non seulement cette clé mais on savait aussi quelle machine était utilisée [1].
2. Le secrétariat à la Guerre demandait également que les clés de la machine C-36 soient changées: les tableaux A et B et l'emplacement des groupes-clés. Ainsi j'apprenais que cet emplacement était variable. Au minimum les groupes étaient soit en début du message (comme au début de la guerre) soit à la fin (comme dans le message) ou peut-être encore enfouis à l'intérieur du cryptogramme.

Le message chiffré verbatim tél qu'il appartait dans les archives (en bas, écrit au crayon, on peut lire le groupe NDKLE):

      		de FVA à FVB 9/6/41 21 h 19
       Off Alger nr 152 W57 h 9 à 18 h 10 – Général Cdt 19 ème
       		région à Division Oran. - 
       0945-
       XOTKA YLRWH TMTIR ADRDB VHCCL WUCCA JGDBG ZFYNC
       ZRBKD WDSHA ELDZG DZVGM FOFMR LIHCF XFJSP YXMBD
       TWWXH OSQVO QJQOV LVCHO NUVGP RILRG UUVVG KDDUE
       TDXYO HNOEZ ZWWAI KSIAC ZLNLV RYSKF WBJUE TSODI
       MTYCS UADMS RKFCW WSKTX RFCJW IQFKD WIYZX TSDOE
       KTTNF MAPEN JKYRB POTVT GZEBC - ar.

Pour trouver la solution du cryptogramme décrit dans le paragraphe précédent, j'ai écrit un programme en Python. J'ai utilisé l'algorithme publié par George Lasry qui lui a permis de trouver la configuration d'une machine M-209 dans le cas où le clair est connu (Lasry, Kopal, Waker 2016). J'ai supprimé le calcul des tétons (ils sont connus ou presque). De plus, comme fonction d'évaluation (fitness fonction) j'ai utilisé un score basé sur la fréquence de bigrammes au lieu de la fonction ADE qui se base sur la comparaison entre le crypto et le clair. J'ai calculé les fréquences de bigrammes à partir de l'ouvrage "La bataille de France" de Louis Madelin (Madelin 1920). J'aurai pu aussi me baser sur la centaine de déchiffrement brut (raw) de message C-36 que j'ai récolté au SHD (SHD-11P187 1944). Malheureusement ils dataient de 1943 et le cryptogramme que j'analysais datait de 1941. Il est sur que dans les cas extrêmes, de bonnes statistiques sont vitales.

Algorithme

     0. Positionner le score maximal à zéro. 

     1. Générer une clé clé aléatoire (constitué du positionnement des ergos),
        déchiffrer le cryptogramme avec cette clé et calculer un score initial
        avec la fonction d'évaluation choisie. Initialiser le score maximal
        avec ce score initial.
	 
     2. Répéter les étapes suivantes. Sortir de cette boucle infinie si
        la fonction d'évaluation n'améliore pas le score maximal.

        2.1. Boucler un certain nombre de fois (par exemple, 200 fois).
             2.1.1. Basculer au hasard un ergot.
             2.1.2. Déchiffrer le cryptogramme et calculer un score grâce
                    à la fonction d'évaluation. 
             2.1.3. Si ce score est meilleur que le score le plus haut,
                    fixer le score le plus haut à ce score. De plus conserver
                    la modification de l'ergot. Sinon, on revient en arrière
                    en remettant l'état de l'ergot à son état antérieur.
			   
        2.2. Si le score le plus haut est supérieur au score maximal, mettre
             à jour le score maximal en prenant de score. Afficher le score,
             la clé et le début du déchiffrement (le clair obtenu).
		
     3. Réprendre à l'étape 1, i.e. redémarrer avec une nouvelle configuration
        d'ergots. Arrêter si le nombre prédéfini de boucles est atteint
        (approche Shotgun).

Après l’anéantissement de la France, les cryptologues allemands ont eu tout le temps pour casser les systèmes C-36 et B-211. Ils pouvaient se baser non seulement sur la capture de ces machines mais aussi sur de nombreux documents saisis durant la campagne de France [1]. Comme les systèmes C-36 et B-211 ne faisaient pas partie des moyens de chiffrement autorisés sur les ondes par les allemands, ceux-ci ne purent pas intercepter leurs trafics qui était que filaire et donc ne purent pas les exploiter.

Voici le résultat de ces études qui sont décrites dans le document « OKW/Chi [2] Cryptanalytic Research on Enigma, Hagelin and Cipher Teleprinter Machines » (TICOM-45 1945) :

     Les différentes méthodes pour casser le C36 sont les suivantes :

     1. Solution par superposition de messages chiffrés avec la même clé
        (messages in-depth).
     2. Solution à partir de début stéreotypés.
     3. Solution générale.

Compt. Chiffré Clair Diff Clé Hypothèse de la configuration des ergots
  000      I     O    22   2  [ 0 1 0 0 0 ]
  001      N     R     4  10  [ ? ? ? 1 0 ]
  002      C     G     8  14  [ ? 0 0 0 1 ]
  003      X     A    23   3  [ ? ? ? 0 0 ] 
  004      L     N    24   4  [ 1 0 1 0 0 ]
  005      B     I     9  15  [ ? 1 0 0 1 ]
  006      I     Z     7  13  [ 1 1 1 1 0 ]
  007      S     A    18  24  [ ? 0 1 1 1 ]
  008      S     T    11  17  [ ? 0 1 0 1 ]
  009      D     I    11  17  [ ? 0 1 0 1 ]
  010      Q     O     4  10  [ ? ? ? 1 0 ]
  011      G     N    19  25  [ ? 1 1 1 1 ]
  012      Q     K     0   6  [ 1 1 1 0 0 ]
  013      L                  [           ]
  014      Z                  [           ]
  015      X                  [           ]
  016      J                  [           ]
  017      V                  [         0 ]
  018      G                  [         0 ]
  019      X                  [       0 1 ] 8,9,11,12   L,M,O,P  
  020      C                  [       1 0 ] 1-7         Z,A-F
  021      H                  [     0 0 0 ] 20-23       N,0,P,Q
  022      B                  [     ? 0 1 ] 8,9,11,12   H,I,K,L
  023      E                  [   1 0 0 0 ] 22,23       S,T
  024      A                  [   ? ? 0 1 ] 8,9,11,12   I,J,L,M   
  025      M                  [ 0 0 1 1 1 ] 18          G
  026      D                  [ ? ? 0 1 1 ] 12,13       M,N
  027      Y                  [ ? 0 1 0 0 ] 23,24       Z,A
  028      B                  [ ? 1 1 0 1 ] 12          L
  029      X                  [ 1 1 1 1 0 ] 7           K
  030      X                  [ ? 0 1 1   ] 4,5,8       H,I,L
  031      I                  [ 1 0 ? 0   ] 21,24,8,11  N,K,A,X
  032      E                  [ ? 0 1     ] 19,20,1,2,15T,U,A,B,P
  033      P                  [ ? ? 1     ]
  034      V                  [ ? 1       ]

Réfèrences

• Barker Wayne G., 1977. Cryptanalysis of the Hagelin cryptograph", Aegean Park Press
• Deavours, Cipher A., Kruh, Louis. 1985. Machine Cryptography and Modern Cryptanalysis – Cipher A. Deavours & Louis Kruh, Artech House, Inc, Boston, London.
• Ribadeau-Dumas, L. 1975. Essai d’historique du chiffre de l’armée de terre, 4ième partie (1919-1939), Bulletin de l’ARCSI, Nouvelle série N°3, p19–34
• Ribadeau-Dumas, L. 1976. Essai d’historique du chiffre de l’armée de terre, 5ième partie: la guerre 1939-1945, Bulletin de l’ARCSI, Nouvelle série N°4, p33–52
• SHD - 1 P 136. 1942. Délégation générale du gouvernement en Afrique française – 1941-1942
• SHD 11 P 187. 1944. 1er Division Blindée – Section du chiffre – E.M: 2e Bureau – Télégrammes expédiés 9-6-43 au 21-12-1944. 1943-1944.

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