Алан мог бы родиться в Индии: его отец Юлиус работал в Индийской гражданской службе, и семья как раз жила в Индии, когда Этель Сара забеременела. Но пара решила, что ребенку лучше появиться на свет в Лондоне. Алан так и сделал.
С самого рождения Алан был, что называется, странным ребенком и при этом гениальным. По некоторым версиям, он научился читать всего за три недели, а в семь лет Алан во время пикника захотел собрать мед диких пчел. Для этого он рассчитал траектории полета насекомых среди вереска и отыскал таким образом улей.
В шесть лет Алан Тьюринг пошёл в школу, а в 13 стал учеником известной частной школы Шерборн. Любопытно, что в Шерборне гораздо больше ценили гуманитарные дисциплины, а увлечение Алана математикой не поощряли. Директор школы писал родителям:
«Я надеюсь, что он не будет пытаться усидеть на двух стульях разом. Если он намеревается остаться в частной школе, то он должен стремиться к получению „образования“. Если же он собирается быть исключительно „научным специалистом“, то частная школа для него — пустая трата времени».
Там же, в Шерборне, Алан познакомился с тем, кто стал его близким другом и, возможно, первой любовью, — Кристофером Маркомом. К сожалению, молодой человек скончался от осложнения после бычьего туберкулеза, оставив Алана в отчаянии. Именно эта смерть заставила Тьюринга отказаться от религиозных воззрений и сделала его атеистом.
«Я уверен, что не встречу больше компаньона, столь одаренного и вместе с тем столь обаятельного, — писал Алан матери Маркома. — Я делился с ним своим интересом к астрономии(с которой он меня познакомил), и он делал то же в отношении меня… Я знаю, что должен вложить в мою работу столько же энергии, если не столько же интереса, сколько вложил бы, будь он жив, — это то, чего бы он хотел».
Переписка с матерью его друга продолжалась еще много лет после смерти Моркома, и все письма были наполнены нежными воспоминаниями и Кристофере.
Алан поступил в Королевский колледж Кембриджа, где его таланты уже приняли всерьез. Там же он придумал идею универсальной машины — это пока была абстрактная идея, из которой позже родилась концепция компьютера. Алан изучал математику и криптографию.
Блетчли-парк, «Девочки Дилли» и «Бомба Тьюринга»
Блетчли-парк также называли« Станция Х» или просто« БП» — это был большой особняк в центре Англии, который во время Второй мировой использовали для нужд главного шифровального подразделения Британии. Аса Бриггз, историк и шифровальщик времен войны, сказал: «В Блетчли нужны были исключительные таланты, нужен был гений. Тьюринг был этим гением».
Как любой гений, он был странным. Коллеги называли его коротким прозвищем Проф.
Историк Рональд Левина пишет, что Джек Гуд, криптоаналитик, работавший с Тьюрингом, так рассказывал об Алане:
«В первую неделю июня каждый год у него случался сильный приступ сенной лихорадки, и он ездил на работу на велосипеде в противогазе для защиты от пыльцы. Его велосипед был сломан: цепь слетала через равные промежутки времени. Вместо того чтобы его починить, он посчитал количество оборотов педалей, через которое слетала цепь, сходил с велосипеда и вручную поправлял ее. В другой раз он приковал свою кружку к трубам радиатора, чтобы ее не украли».
Из-за того, что британские мужчины воевали, большая часть работников Блетчли были женщинами. Шифровальщицы работали по много часов, декодируя перехваченные сообщения.
«В 1939 году работа шифровальщика, хотя и требовала мастерства, была скучной и монотонной, — написано в книге Эндрю Ходжеса „Вселенная Алана Тьюринга“. — Однако шифрование являлось неотъемлемым атрибутом радиосвязи. Последняя использовалась в войне в воздухе, в море и на земле, и радиосообщение для одного становилось доступно всем, поэтому сообщения необходимо было превратить в неузнаваемые. Их не просто делали „секретными“, как у шпионов или контрабандистов, — засекречивалась вся система коммуникации. А это означало ошибки, ограничения и многочасовую работу над каждым сообщением. Однако выбора не было».
Одной из самых известных команд была группа женщин, которых называли« Девочки Дилли». Они работали под руководством криптоаналитика Дилвина Нокса. Именно эти женщины и расшифровали знаменитый код« Энигма», а Тьюринг работал над созданием криптоаналитической машины. Одной из «девочек Дилли» была Джоан Кларк.
Джоан Кларк
Тьюринг невероятно сблизился с Джоан — девушкой довольно замкнутой. Она занималась дешифровкой морских кодов в режиме реального времени — это была одна из самых стрессовых работ в Блетчли.
«Мы проводили время вместе, — вспоминала она в интервью 1992 года для BBC Horizon. — Ходили в кино, но для меня стало большим сюрпризом, когда он сказал: „Согласишься ли ты выйти за меня замуж?“ Я удивилась, но ни секунды не сомневалась, я ответила „да“, и он встал на колено перед моим стулом и поцеловал меня, хотя у нас не было физического контакта. На следующий день мы пошли прогуляться после обеда. И тогда он сказал, что у него есть гомосексуальные наклонности. Естественно, это меня немного беспокоило — я точно знала, что это навсегда».
Спустя несколько месяцев Тьюринг разорвал помолвку, но, несмотря на это, они остались близкими друзьями.
Грэхэм Мур, сценарист фильма« Игра в имитацию», уверен, что именно их странность объединила Алана и Джоан: «Они оба были изгоями, и это было их общее, они смотрели на вещи иначе».
Грубая непристойность
В декабре 1951 года 39-летний Тьюринг встретил Арнольда Мюррея. Ему было 19. Безработный симпатичный молодой человек, худой, с большими голубыми глазами, светлыми волосами. Алан пригласил Арнольда в ресторан. Через некоторое время они увиделись снова и провели вместе ночь.
Хотя Алан пытался предложить Арнольду денег, тот сказал, что не хочет, чтобы с ним обращались как с проституткой. Несколько раз он «занимал» у Тьюринга деньги, а спустя некоторое время кто-то ограбил дом Алана.
Арнольд признался своему любовнику, что это сделал его друг. Алан сообщил об ограблении в полицию, но ему пришлось признаться в своей гомосексуальности.
Алан был уверен, что парламент вскоре узаконит гомосексуальные отношения.
Арнольд и Алан предстали перед судом. Им выдвинули обвинение в «грубой непристойности», оба были признаны виновными. Арнольд получил условное освобождение, а Алану предоставили выбор: тюремный срок или лечение гомосексуализма гормонами.
Тьюринг написал своему другу Филиппу Холлу: «Я приговорен к условной мере наказания в течение года и обязан проходить лечение в течение того же периода. Предполагается, что препараты уменьшают сексуальное влечение, пока оно продолжается… Психиатры, похоже, решили, что бесполезно связываться с психотерапией».
А еще он говорил: «Без сомнения, из всего этого выйдет другой человек, но кто именно, я не знаю».
Отравленное яблоко
8 июня 1954 года экономка Тьюринга нашла его мертвым в его комнате. Рядом с ним лежало надкушенное яблоко, которое, скорее всего, и стало причиной смерти. Алан очень любил диснеевскую« Белоснежку». По словам биографов Ходжеса и Дэвида Ливитта, он получал« особенно острое удовольствие в сцене, где Злая Королева погружает свое яблоко в ядовитый напиток».
Вероятнее всего, Алан отравил яблоко цианидом и съел его.
В августе 2009 года британский программист Джон Грэм-Камминг написал петицию, призывающую британское правительство принести извинения за преследование Тьюринга за его гомосексуальность. Он собрал более 30 000 подписей, и премьер-министр Гордон Браун опубликовал заявление с извинениями:
«Тысячи людей потребовали справедливости для Алана Тьюринга, потребовали признать, что отношение к нему было ужасающим. С Тьюрингом поступали по закону того времени, и мы не можем повернуть время вспять, то, что делали с ним было, конечно, несправедливо. Я и все мы глубоко сожалеем о том, что случилось с ним. От имени британского правительства и всех тех, кто живет свободно благодаря работе Алана, я говорю: «Прости нас, ты заслужил большего».
Фото: Getty Images, REX
«Энигма» (от греч. αἴνιγμα — загадка) — портативная шифровальная машина. Первоначально её применяли в коммерческих целях для сохранения тайны деловой переписки, во время Второй мировой войны аппарат использовало германское командование.
Шифровальная машинка «Энигма». Фото: www.globallookpress.com
Каким образом «Энигма» шифровала код?
Устройство состояло из клавиатуры и набора вращающихся дисков — роторов. В процессе шифрования аппарат менял одни буквы на другие, например вместо буквы «А» использовалась «T», вместо «B» — «S» и т. д. Код прочитать мог тот, кто знал к нему «ключ». По сути, «Энигма» представляла собой динамический шифр Цезаря .
При кодировании немцы использовали только 26 букв и отправляли сообщения группами по пять символов. Длинные сообщения разбивались на части, каждая из которых использовала свой «ключ».
Кто изобрёл «Энигму»?
Эту шифровальную машину в 1915 году изобрёл американец Эдвард Хепберн . Впоследствии устройство использовалось по всему миру и было значительно усовершенствовано криптографами Третьего рейха.
Насколько сложно было расшифровать код «Энигмы»?
В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования.
Кто смог расшифровать код «Энигмы»?
Расшифровать код «Энигмы» в 1939 году удалось британскому математику Алану Тьюрингу , что позволило официальному Лондону заранее узнавать о планах Третьего рейха. В 2014 году в российский прокат вышел фильм «Игра в имитацию», который посвящён этому эпизоду в истории.
* Шифр Цезаря — вид шифра подстановки, в котором каждый символ заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом вправо на 3 буква А была бы заменена на Г, Б станет Д и так далее. Шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря , использовавшего его для секретной переписки со своими военачальниками.
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современном мире кодирование (защита) информации имеет немаловажное значение для людей, для защиты собственности человека и государства. Защита информации - это защита целостности страны. В век информатизации защищенной является та страна, которая может сохранить свои информационные ресурсы.
До недавнего времени все исследования в этой области были только закрытыми, но в последние несколько лет у нас и за рубежом стало появляться всё больше публикаций в открытой печати. Отчасти смягчение секретности объясняется тем, что стало уже невозможным скрывать накопленное количество информации. С другой стороны, шифрование всё больше используется в гражданских отраслях, что требует раскрытия сведений.
Цель : Познакомиться с историей становления криптографии во время Великой Отечественной войны, освоить алгоритма шифрования, криптоанализа сообщения.
Задачи :
Узнать, что такое шифрование, какие шифры преимущественно использовались в годы ВОВ.
Выяснить, какие шифровальные машины использовались в российской и немецкой разведке.
Изучить историю создания и использования шифровальных машин в России в годы ВОВ.
И на основании исследуемого материала попытаться создать свой код или шифр.
Основная часть
История криптографии времен Второй Мировой войны
За многовековую историю использования шифрования информации человечеством изобретено множество методов шифрования или шифров. Методом шифрования (шифром) называется совокупность обратимых преобразований открытой информации в закрытую информацию в соответствии с алгоритмом шифрования. Большинство методов шифрования не выдержали проверку временем, а некоторые используются и до сих пор.
Во время ВОВ сложные технические и криптографические средства зашиты информации стали во многом ключевыми, ведь ценность информации возросла кратно. К июню 1941, когда немецкие армии вторглись на территорию СССР, наша система защиты государственной тайны была практически полностью сформирована. Она успешно выполняла целый ряд поставленных перед ней задач. От любых иностранных разведок надежно защищались все информационные ресурсы: мобилизационные, технические, военные, политические, идеологические и природные.
Не стояло на месте развитие технической защиты информации. Еще несколько лет назад повсеместно применялись ручные методы шифрования, которые занимали огромное количество времени и были недостаточно эффективны. Так, шифрование небольшого приказа занимало до 6 часов работы, примерно столько же требовалось на то, чтобы расшифровать полученное сообщение.
В 1937 году в Ленинграде на заводе «209», был образован комбинат техники особой секретности. Его основной задачей стало создание шифровальной техники для скрытого управления войсками: в 1939 году была создана шифровальная машина, которая получила название М-100. Основным недостатком этой машины был их огромный вес. Устройство весило 141 килограмм.
В 1939 году была запущенна в серийное производство шифровальная машина К-37 «Кристалл», которая упаковывалась в ящик весом всего 19 килограмм. К началу войны на вооружение шифр органов СССР было принято свыше 150 комплектов шифровальных устройств К-37.
В годы войны на машинную шифросвязь легли огромные нагрузки. Только шифровальной службой РККА (8-й отдел) за период войны было отработано 1,5 миллиона шифротелеграмм и кодограмм. Очень часто сотрудникам управления приходилось обрабатывать до 1500 шифрограмм в день, тогда как суточная норма составляла всего 400 шифрограмм. За все время войны 8-е управление Генштаба разослало нижестоящим подразделениям и войскам почти 3,3 миллиона комплектов шифров.
Все эти недостатки затрудняли работу разведчиков, которые находились на передовой или в тылу врага. Необходима была несколько иная техника, которая была бы более мобильной.
В конце первой мировой войны и в первые годы после нее возникает несколько изобретений, созданных любителями, для которых это было своеобразным хобби.
По мнению англо-американских историков, если бы не это хобби, война длилась бы на два года дольше.
Одним из этих изобретений является шифровальная машина под названием «Энигма». Для широкой публики слово «Энигма» (по-гречески - загадка) является синонимом понятий «шифровальная машина» и «взлом кода», о которых можно узнать из фильмов про подводные лодки и аналогичные романы, имеющие мало общего с действительностью. О том, что были и другие шифровальные машины, для «взлома» которых создавались специальные машины для расшифровки, и о тех последствиях, какие это имело во Второй Мировой войне, об этом широкой публике известно мало.
Первая — модель А — была большой, тяжелой (65x45x35 см, 50 кг), похожей на кассовый аппарат. Модель В уже выглядела как обычная пишущая машинка. Рефлектор появился в 1926 году на действительно портативной модели С (28x34x15 см, 12 кг). Это были коммерческие приборы с шифрованием без особой стойкости к взлому, интереса к ним не было. Он появился в 1927 году с модели D, работавшей потом на железной дороге и в оккупированной Восточной Европе. В 1928 году появилась Enigma G, она же Enigma I, она же «Энигма вермахта»; имея коммутационную панель, отличалась усиленной криптостойкостью и работала в сухопутных войсках и ВВС.
Энигма в переводе на русский язык — "загадка". Само появление этой шифровальной машины тоже загадка. Ее изобретатель, голландец Гуго Кох де Дельфт, задумавший ее еще в 1919 году, предполагал использовать шифровальную машину в гражданских целях. Несколько позже немец Артур Шернбус приобрел патент на нее и назвал машину "Энигма". Штаб рейхсвера проявил живой интерес к ее оригинальному способу кодирования. В качестве эксперимента несколько экземпляров "Энигмы" были установлены в 1926 году на некоторых боевых кораблях. После первых испытаний решили оснастить ими три армии. Устройство этой шифровальной машины довольно простое. В один из ее отделов вводят незашифрованное сообщение. Пройдя через машину, под воздействием различных электрических импульсов оно превращается в зашифрованный текст и выводится из другого отдела машины. Ключом, который постоянно меняется, обладает другая "Энигма", принимающая сообщение. Через нее оно проходит в обратном направлении, и текст из зашифрованного превращается в обычный. В эксплуатации машина несложна. Главное ее преимущество — безопасность. Даже заполучив машину, противник не сможет ею воспользоваться: она надежно хранит свои тайны, а регулярно меняющийся ключ очень скоро, максимум через месяц, сделает ее трофейным музейным экспонатом.
Как и почему удалось разработать машинные способы «взлома» и успешно их использовать.
Об этом имеется слишком мало информации, она засекречена. А имеющаяся информация обычно либо недостаточна, либо недостоверна. Это тем более заслуживает сожаления, потому что взлом шифровальных кодов имел исключительно важное историческое значение для хода войны, так как союзники (по антигитлеровской коалиции) благодаря полученной таким образом информации имели существенные преимущества, они смогли компенсировать некоторые упущения первой половины войны и смогли оптимально использовать свои ресурсы во второй половине войны.
В сентябре 1932 года разведка Польши привлекает к разработке трех молодых людей - математиков, специалистов высшего класса - Мариана Режевского, Тадеуша Лисицкого и Генриха Зыгальского. После ряда безуспешных опытов они все же определяют механические процессы, происходящие в "Энигме". В соответствии с их инструкциями польская фирма АВА воспроизводит 17 экземпляров немецкой шифровальной машины, а также отдельные ее части. Но пока все это лежит мертвым грузом в лабораториях отдела Р, а перехваченные немецкие шифровки пылятся в архиве.
Удача пришла неожиданно. В июне 1931 года во французское посольство в Берлине явился некий Ганс-Тило Шмидт, предложивший передать инструкцию по использованию шифровальной машины и шифровальные таблицы, используемые рейхсвером после 1 июня 1930 года. Лучшего не надо было и желать.
В декабре 1938 года немцы значительно усовершенствовали "Энигму", вмонтировав в нее два дополнительных барабана. Но Режевский, Лисицкий и Зыгальский делают огромные успехи: они создали настоящую счетную машину, предка ЭВМ, нареченную ими "Бомбой". Однако этим открытием экспозитура поделилась с французами лишь 30 июня 1939 года, за два месяца до начала войны.
В результате совместных усилий к марту 1940 года дешифровальные машины заработали на полную мощность. В Англии это был источник "Ультра" — эквивалент французскому "Зэд".
27 февраля 1940 года на встрече в Лугано (Швейцария) с французским разведчиком Наварром Шмидт сообщил, что СД удалось получить в Варшаве свидетельство того, что поляки сумели сконструировать аналог машины "Энигма", и теперь шифрирштелле (служба шифрования) ведет соответствующее расследование.
На рассвете 10 мая 1940 года танковые корпуса под командованием Рудольфа Шмидта, Рейнхарда и Гудериана начали наступление. 22 июня все было кончено, и Франция подписала капитуляцию в том самом вагоне, в котором в ноябре 1918 года капитуляцию подписали немцы.
Хотя поражение летом 1940 года не было предотвращено, усилия разведслужб Польши, Франции и Великобритании не пропали даром, а сослужили службу в ходе дальнейших военных действий. В Блетчли-Парке Тьюринг закончил создание "Колосса" — счетно-вычислительной машины, способной намного ускорить расшифровку шифров "Энигмы", теперь до 24 часов.
1 и 8 августа 1940 года были перехвачены приказы штаба Геринга о подготовке люфтваффе к массированной атаке на военно-воздушные базы Англии, а 12 августа приказ о первом таком налете. Командование королевских ВВС сумело оказать необходимое противодействие.
В дальнейшем английская ПВО регулярно получала сведения о предстоящих налетах. Но для конспирации англичанам однажды пришлось даже пожертвовать целым городом и его населением. Это случилось тогда, когда было перехвачено сообщение о предстоящем массированном налете на Ковентри. С целью не допустить утечки информации о том, что англичане читают немецкие радиограммы, для обороны Ковентри не было принято никаких мер, и город был полностью разрушен.
Немцы так никогда и не узнали, что секрет "Энигмы" известен союзникам.
Начиная с 1939 года сначала поляки, а вслед за ними французы и особенно англичане имели возможность использовать дешифрованные сообщения "Энигмы" и в течение всей войны с Германией знать наиболее важные планы вермахта, в том числе и на восточном фронте. Союзническими обязательствами предусматривался обмен подобной информацией с СССР, несшим на своих плечах основную тяжесть войны.
Взлом кодов «Энигмы» обеспечил англосаксам доступ почти ко всей секретной информации Третьего рейха (все вооруженные силы, СС, СД, МИД, почта, транспорт, экономика), дал большие стратегические преимущества, помог одерживать победы малой кровью.
«Битва за Британию» (1940 г.): с трудом отражая воздушный напор немцев, в апреле англичане начали читать радиограммы люфтваффе. Это помогло им правильно оперировать последними резервами, и битву они выиграли. Без взлома «Энигмы» вторжение немцев в Англию было бы очень вероятно.«Битва за Атлантику» (1939-1945 гг.): не взяв врага с воздуха, Гитлер душил его блокадой. В 1942 году было потоплено 1006 судов водоизмещением 5,5 млн. брутто-тонн. Казалось, еще чуть-чуть — и Британия упадет на колени. Но англичане, читая шифрсвязь «волков», стали их нещадно топить и выиграли битву.
Операция «Оверлорд» (1945 г.): перед высадкой в Нормандии союзники знали из расшифровки обо всех немецких контрмерах по отражению десанта, каждый день получали точные данные по позициям и силам обороны.
Немцы постоянно совершенствовали «Энигму».Операторов натаскивали на ее уничтожение в случае опасности. Ключи во время войны меняли каждые 8 часов. Шифродокументы растворялись в воде.
Правы были и создатели «Загадки»: расшифровать ее сообщения вручную невозможно в принципе. А что, если противник противопоставит этой машинесвою? А ведь он так и поступил: захватывая новые экземпляры техники, совершенствовал свою «антиЭнигму».
Работу противникам облегчали сами немцы. Так, у них была «индикаторная процедура»: в начале шифрограммы дважды отправлялась настройка (№ роторов/их стартовые позиции), где было видно закономерное сходство между 1-м и 4-м, 2-м и 5-м, 3-м и 6-м символами. Поляки заметили это еще в 1932 году и взломали код. Существенной трещиной в безопасности были метеосводки. Подводники получали их с базы «надежно» зашифрованными. На суше эти же данные шифровались обычным путем — и вот в руках взломщиков уже набор известных комбинаций, и уже ясно, какие роторы работают, как построен ключ. Расшифровку облегчал стандартный язык сообщений, где выражения и слова часто повторялись. Так, ежедневно в 6:00 метеослужба давала зашифрованный прогноз. Слово «погода» было обязательным, а неуклюжая немецкая грамматика ставила его на точное место в предложении. Еще: немцы часто употребляли слова «фатерланд» и «рейх». У англичан были сотрудники с родным немецким языком (nativespeakers). Ставя себя на место вражеского шифровщика, они перебрали массу шифровок на наличие этих слов — и приблизили победу над «Энигмой». Помогло и то, что в начале сеанса радист всегда указывал позывной лодки. Зная все их позывные, англичане определяли роторную схему, получая примерные шифркомбинации некоторых символов. Использовалась «принудительная информация». Так, англичане бомбили порт Кале, и немцы давали шифровку, а в ней - уже известные слова! Дешифровку облегчала лень некоторых радистов, по 2-3 дня не менявших настройки.
Пожалуй, самым известным примером является направленное Черчиллем Сталину в конце мая 1941 года предупреждение о том, что Гитлер собирается напасть на СССР. Известно также, что в июне 1943 года Черчилль сообщил Сталину о готовящемся наступлении германских войск в районе Орла, Курска и Белгорода. Известно еще несколько подобных предупреждений, но характерно, что почти все они были сделаны не тогда, когда в Блетчли-Парке расшифровывали сообщения о планах вермахта на восточном фронте, а много позднее, непосредственно накануне тех или иных событий, когда для принятия необходимых мер оставалось слишком мало времени.
К счастью, советская разведка не дожидалась проявления доброй воли со стороны Черчилля и в течение всей войны стремилась не столько полагаться на помощь союзников, сколько своими силами добывать стратегическую информацию.
Накануне Великой Отечественной войны наши дешифровальщики предупредили руководство страны о нападении Германии. В ходе войны советские дешифровальные службы предоставили политическому и военному руководству СССР большое количество важнейшей информации. Эта информация поступала во время всех важнейших сражений (в т.ч. битвы за Москву, Сталинградской битвы, сражения на Курской дуге и т.д.) и способствовала нашим победам. В то же время шифровальная служба не позволила противнику получить сведения о наших замыслах и действиях. Вот как оценивают работу советских шифровальщиков прославленные полководцы Великой Отечественной. Г.К. Жуков: «Хорошая работа шифровальщиков помогла выиграть не одно сражение», А.М. Василевский: «Ни одно донесение о готовящихся военно-стратегических операциях нашей армии не стало достоянием фашистских разведок». Оценил работу советской шифрслужбы и противник. Приведем выдержку из допроса начальника штаба при ставке верховного главнокомандования немецких вооруженных сил генерал-полковника А. Йодля от 17 июня 1945 года: «…нам никогда не удавалось перехватить и расшифровать радиограммы вашей ставки, штабов фронтов и армий».
В Советском Союзе математики высокого класса были привлечены в криптографическую службу лишь в конце 40-х годов, когда уроки войны заставили правительство в корне пересмотреть свое отношение к ней. В 1949 г. было создано Главное управление специальной связи (ГУСС) при ЦК КПСС. Это означало, что криптографическая служба выводилась из чекистских органов и подчинялась непосредственно политическому руководству страны, то есть поднималась на совершенно иной уровень. Для ее укрепления и расширения были задействованы значительные финансовые и материальные ресурсы. Организованный в то же время Отдел прикладной математики МИАН, выросший затем в крупный институт, возглавил М. В. Келдыш. Предполагалось, что отдел Келдыша будет работать, как принято говорить, «на космос», а ОПР — на криптографию. Однако не все было просто. Кадры математиков-криптографов стали готовиться на базе Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.
А какими были советские шифровальные машины?
До последнего времени информации об этом почти не было.
«… кто возьмет в плен русского шифровальщика, либо захватит русскую шифровальную машину будет награжден Железным крестом, отпуском на родину и будет обеспечен работой в Берлине, а после победы - поместьем в Крыму». Многое дают понять эти слова Гитлера. С 1942 года сообщения русской техники перестали перехватывать. Это был успех шифровальной службы!
На машинную шифросвязь в годы войны легла основная нагрузка при передаче секретных телеграмм: громоздкие М-100 заменили на более компактные М-101 («Изумруд»).
Широко использовалось и ручное шифрование. Телеграммы отправлялись с помощью легких, весом в три килограмма радиостанций «Север» (Б. П. Асеев - инженер-конструктор, изобретатель, учёный), или «Северок», как их ласково называли военные связисты. Эта техника, быстро завоевавшая симпатии наших разведчиков, выпускалась в блокадном Ленинграде. Уникальность радиостанции заключалась в ее портативности (масса приемопередатчика - около 2 кг), автономности питания и возможности работать в плавном диапазоне. В осажденном Ленинграде к концу 1942 г. выпускали около 2000 радиостанций в месяц, на них в партизанских отрядах и разведывательных группах в тылу врага работали свыше 3000 разведчиков.
Роль радиостанции “Север” в Великой Отечественной войне справедливо сравнивают с появлением в Красной Армии знаменитых ракетно-артиллерийских установок “Катюша”. Многие командующие армиями, фронтами, отправляясь в инспекционные поездки по действующим частям, брали с собой радиста с “Северком”. Войсковая радиостанция подобного класса с источниками электропитания (ручной привод) весила около 50 кг и обслуживалась двумя бойцами.
Радисты с радиостанцией “Север” обеспечивали успех боевых операций знаменитых партизанских соединений А. С. Ковпака, А. Ф. Федорова, И. Н. Банова и подавляющего большинства более мелких партизанских отрядов и разведывательных групп, действовавших в тылу немецко-фашистских войск. Немецкое командование обещало высокую награду тем, кто захватит радиостанцию “Север” вместе с радистом. Это не удалось ни одному карательному отряду, так как радисты, даже будучи ранеными, успевали уничтожить радиостанцию или подрывали себя вместе с ней.
Расшифровка шифров
Представляю расшифровку самых известных шифров в годы ВОВ с помощью табличного редактора Excel.
Шифр Цезаря - на основе его разработаны все шпионские шифры, начиная с 10 века до нашей эры. Основой служит сдвиг, одной буквы вправо на один символ.
Шифр Вижнера, состоит из (квадрата) матрицы букв русского алфавита. Шифрование символа происходит путем сдвига буквы в каждой строке алфавита на одну позицию вправо.
Легко сообразить, что в реальной жизни в документах могу использоваться не только буквы русского алфавита, но и латиница, цифры, знаки препинания и т.д. Делать квадрат Вижнера с участием всех этих символов - еще та эпопея, но есть другой, гораздо более простой способ с помощью функции =КОДСИМВОЛ.
Заключение
Сравнивая шифры России с шифрами других развитых государств, следует сделать вывод, что по крайней мере по криптографической стойкости, а также по ряду других критериев, включая (в определенной мере) и критерии, характеризующие эксплуатационные качества, отечественные шифры не уступали шифрам таких передовых стран, как Англия, Франция, Италия. Действовавшие в России разновидности кодов и многоалфавитных шифров были примерно теми же, что и в указанных странах. Российские криптографы успешно дешифровали переписку этих стран, творчески усваивая достижения зарубежной криптографии.
Литература
Шифрование в России, - http://studopedia.net/7_20756_shifrovanie-a-rossii.html
История шифровального дела, Т.Соболева, онлайн-читалка, http://coollib.net/b/175644/read.
Б.П.Асеев - инженер-конструктор, изобретатель, ученый, Н.Мамаевhttp://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=57864&THEME_ID=15499
Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. Немец Артур Шербиус получил патент на роторную шифровальную машину, которая, по сути, являлась первым вариантом «Загадки» (так Enigma переводится с немецкого). В 1923 Шербиус вместе с компаньоном организовал предприятие со сложнопроизносимым названием Chiffriermaschinen Aktiengesellschaft, наладившее серийный выпуск шифровальных аппаратов.
Первые две модели «Энигмы», A и B, пользовались умеренным успехом. Настоящим прорывом в 1925 году стала модель С - с рефлектором, гораздо более компактная, чем ее предшественники. Enigma C весила всего лишь 12 кг при размере 28 на 34 на 15 см, тогда как предыдущие модели весили около 50 кг, имея габариты 65 на 45 на 35 сантиметров. Модель С практически сразу стали использовать на судах немецкого флота.
Enigma С. Изображение: Crypto Museum
В 1928 году военные специалисты по заказу Вермахта переработали конструкцию гражданских шифровальных машин, сконструировав модель Enigma-G, которую двумя годами позже модифицировали в версию Enigma-I. Именно этот аппарат 1930 года стал основой для множества версий, которые во время Второй Мировой использовали самые разные военные службы. Существовали варианты Enigma с количеством роторов от 3 до 8. Правда, восьмироторная версия, созданная специально для высших армейских структур, довольно быстро была выведена из эксплуатации из-за ненадежности.
«Слив», не превратившийся во взлом
Хотя «Энигма» была одобрена высшими чинами немецкой армии в том числе и за свою эффективность и надежность, секретность шифруемых на ней сообщений оказалась под угрозой очень скоро. Виной тому стал агент Аше - он же Ганс-Тило Шмидт, с 1931 года сотрудник шифровального бюро минобороны Германии - агент французской разведки. Шмидт передавал французам вышедшие из употребления коды, которые обязан был уничтожать, а также «слил» инструкцию по использованию военного варианта шифровальной машины.
Лист с кодами шифрования «Энигмы». Фото: Telenet
К информации «агента Аше» французская разведка отнеслась довольно прохладно. Иметь своего агента в стане потенциального противника было полезно, но «Энигма» считалась настолько надежной машиной, что взломать ее во Франции даже не попытались . Зато в Польше, которой французы передали материалы от своего немецкого агента, нашлись гении криптографии, разобравшиеся с шифром.
«Польский Тьюринг»
«Надежную машину» взломал Мариан Реевский, 27-летний математик, окончивший секретные курсы криптографии. Хотя в польском Бюро шифрования он работал не один, работать над расшифровкой Enigma I доверили только Реевскому. Мариан сразу же активно начал искать уязвимости ключа сообщений, выбирая из ежедневных шифрограмм первые шесть букв и составляя таблицы соответствий.
Сначала ему удалось обнаружить 4 повторяющиеся последовательности букв в шифрах. А затем благодаря информации о том, что у «Энигмы» только три барабана, а начальная настройка состоит из трех букв латинского алфавита, Реевский установил количество возможных кодовых цепочек. Оно оказалось во много раз меньше, чем предполагали ранее: 3! 263 против 26!. Это дало возможность в течение года составить полный каталог всех цепочек.
Благодаря Реевскому стало понятно, что количество кодовых цепочек в 3 824 262 831 196 002 461 538 раз меньше, чем предполагалось ранее.
Мариан Реевский. Фото: Poland
Видимо, догадавшись о том, что их шифры могут быть прочитаны, немецкие криптографы начали гораздо чаще менять конфигурацию положения роторов машины. А осенью 1938 года принцип шифрования был изменен, что сделало невозможным распознавание шифрограмм на основе прежних методов. Однако Реевский со своими коллегами раскусил эту уловку, состоявшую в так называемом удвоении ключа и являвшуюся, по сути, криптографической ошибкой.
Уже через несколько месяцев поляки создали аппарат под названием «Бомба Реевского» , названный так то ли за характерный звук тиканья при работе, то ли в честь круглых пирожных, которые Мариан очень любил. Устройство проводило поиск по шаблону, учитывая, что парам первой и четвертой, второй и пятой, третьей и шестой букв шифрованного текста соответствовали одинаковые буквы текста нешифрованного.
Криптологическая «бомба» Реевского. 1 - роторы для подбора ключей, 2 - двигатель для вращения роторов, 3 - индикаторная тумба, сигнализирующая об успешном подборе кода. Изображение: Ministerstwo Edukacji Narodowej
Именно работы Мариана Реевского стали основой успеха Алана Тьюринга. Хотя нельзя сказать, что британец всего лишь присвоил себе чужой успех. Да, поляки в 1939 году при нападении войск Третьего Рейха передали все наработки местных дешифровщиков агентам британской разведки. Но методика Реевского к этому времени была бесполезна для работы с «Энигмой».
Погоня за ошибками и перебор вариантов
Уже в декабре 1938 года к трем роторам машины добавили еще два, и количество возможных позиций роторов увеличилось в 10 раз. Вместо 6 «бомб Реевского» полякам уже тогда требовалось 60 дешифрующих устройств. А в мае 1940 года немцы отказались от идеи удвоения ключа, и сам концепт польского дешифрующего аппарата оказался бесполезным. Так что Тьюринг проделал огромный пласт работы, чтобы разгадать усовершенствованную «Загадку» - тем более что польские криптоаналитики уничтожили «бомбы» в сентябре 1939 года, после вторжения немецких войск в страну.
Во время загрузки произошла ошибка. Принцип работы машины ТюрингаРеевский был гением, но допустил ошибку, постоянно выискивая чужие ошибки. Методика польского дешифровщика состояла в выявлении уязвимостей «Энигмы». Но сами немцы постоянно совершенствовали свою машину, вынуждая молодого математика все время находиться в позиции догоняющего.
Англичанам уже не подходила «бомба Реевского», которая для подбора ключа использовала перебор всех возможных комбинаций.
Тьюринг предложил более простой и менее трудозатратный способ расшифровки: учитывать в работе то, что часть исходного текста известна . Несмотря на хитроумность немецкого шифра, несмотря на все предосторожности, немецкие солдаты чаще всего общались между собой короткими стереотипными фразами, которые можно было «узнать». Точное место отдельных фраз в шифровке можно было определить механическим перебором 26 букв латинского алфавита. Дополнительным облегчением было и то, что в шифре «Энигмы» ни одна из букв исходного сообщения не кодировалась той же самой буквой.
«Бомба» для Третьего Рейха
На основе этой методики были разработаны «Бомбы Тьюринга». Первую запустили 18 марта 1940 года - для каждого возможного исходного положения роторов она выполняла сверку с известным фрагментом текста и формировала логические предположения. Если в этих предположениях обнаруживались нестыковки, вариант «отбраковывался». Таким образом, из огромного множества вариантов - 10 19 возможных комбинаций для обычного варианта «Энигмы» или 10 22 для версии, использовавшейся подводниками - оставались лишь несколько логически непротиворечивых, на основе которых машина и подбирала шифр.Команда дешифраторов круглосуточно, в несколько смен работала в роскошном особняке под названием Блетчли-Парк в городке Милтон Кейнс в 72 км от Лондона. Сотрудники обрабатывали тысячи сообщений ежедневно, выделяя в шифрограммах так называемые подсказки - приветствия, цифры, повторяющиеся куски текста. На основе этих фрагментов машина и строила свои предположения.
Иногда случалось так, что информации оказывалось недостаточно для разгадки шифра. Особенно критично это было накануне крупных операций немцев. Тогда британские войска прибегали к приему под названием «гарденинг» (возделывание). Для этого британские ВМС проводили демонстративные минирования отдельных участков моря, а в Блетчли-Парке затем определяли известный текст на основе докладов противника о разминированиях.
Гений, которого оценили слишком поздно
Тьюринг сделал все для того, чтобы Англия не сдалась под натиском немецкого флота и авиации, а у СССР в союзниках осталась не только Америка. Как сказал однажды один из коллег Алана: «Не берусь утверждать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу. Однако без него могли бы ее и проиграть».
Алан Тьюринг считается одной из самых важных фигур в истории криптографии. Но его работа по дешифровке «Энигмы» едва ли повлияла на развитие данной науки - как бы странно это ни звучало. Все дешифровальные аппараты из Блетчли-Парка после Второй Мировой были уничтожены, а сам факт попыток дешифровки - успешных и не очень - держали в секрете до 1970 годов. Сам ученый уже в 1952 году из неизвестного героя превратился в объект публичного позора: Тьюринга обвинили в гомосексуализме и заставили проходить курс гормональной терапии, от которого «победитель Энигмы» впал в глубокую депрессию и через два года покончил жизнь самоубийством.
В 2009 году Алан Тьюринг был признан «одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании». В 2013 году королева Великобритании Елизавета II официально помиловала Тьюринга, который был обвинен в «непристойности».
И тем не менее: сегодня имя Тьюринга знакомо большинству людей. В честь гения назван принцип полноты по Тьюрингу, тест Тьюринга и машина Тьюринга, а также одна из самых престижных премий в области информатики. В кино Алана сыграл жутко модный Бенедикт Камбербэтч, а в Манчестере ему поставлен памятник.
Почти в любое время года английская деревня выглядит одинаково: зеленые луга, коровы, средневекового вида домики и широкое небо - иногда серое, иногда - ослепительно-голубое. Оно как раз переходило от первого режима к более редкому второму, когда пригородная электричка мчала меня до станции Блетчли. Сложно представить, что в окружении этих живописных холмов закладывались основы компьютерной науки и криптографии. Впрочем, предстоящая прогулка по интереснейшему музею развеяла все возможные сомнения.
Такое живописное место, конечно, было выбрано англичанами не случайно: неприметные бараки с зелеными крышами, расположенные в глухой деревне, - это как раз то, что было нужно, чтобы спрятать сверхсекретный военный объект, где непрерывно трудились над взломом шифров стран «оси». Пусть со стороны Блетчли-парк и не впечатляет, но та работа, которую здесь выполняли, помогла переломить ход войны.
Криптохатки
В военные времена в Блетчли-парк въезжали через главные ворота, предъявляя охране пропуск, а теперь покупают билетик на проходной. Я задержался там еще чуть-чуть, чтобы посмотреть на прилегающий магазин сувениров и временную экспозицию, посвященную технологиям разведки Первой мировой (кстати, тоже интереснейшая тема). Но главное ждало впереди.
Собственно Блетчли-парк - это около двадцати длинных одноэтажных построек, которые на английском называют hut, а на русский обычно переводят как «домик». Я про себя называл их «хатками», совмещая одно с другим. Помимо них, есть особняк (он же Mansion), где работало командование и принимались высокие гости, а также несколько вспомогательных построек: бывшие конюшни, гараж, жилые дома для персонала.
Те самые домики Усадьба во всей красе Внутри усадьба выглядит побогаче, чем хаткиУ каждого домика - свой номер, причем номера эти имеют историческое значение, вы обязательно встретите их в любом рассказе о Блетчли-парке. В шестой, к примеру, поступали перехваченные сообщения, в восьмом занимались криптоанализом (там и работал Алан Тьюринг), в одиннадцатом стояли вычислительные машины - «бомбы». Четвертый домик позже выделили под работу над вариантом «Энигмы», который использовался на флоте, седьмой - под японскую вариацию на тему «Энигмы» и другие шифры, в пятом анализировали передачи, перехваченные в Италии, Испании и Португалии, а также шифровки немецкой полиции. Ну и так далее.
Посещать домики можно в любом порядке. Обстановка в большинстве из них очень похожая: старая мебель, старые вещи, истрепанные тетради, плакаты и карты времен Второй мировой. Все это, конечно, не лежало здесь восемьдесят лет: домики сначала переходили от одной государственной организации к другой, потом были заброшены, и только в 2014 году реставраторы скрупулезно восстановили их, спася от сноса и превратив в музей.
К этому, как принято в Англии, подошли не только тщательно, но и с выдумкой: во многих комнатах из спрятанных динамиков раздаются голоса актеров и звуки, которые создают впечатление, будто вокруг кипит работа. Заходишь и слышишь стук пишущей машинки, чьи-то шаги и радио вдалеке, а затем «подслушиваешь» чей-то оживленный разговор о недавно перехваченной шифровке.
Но настоящая диковинка - это проекции. Например, вот этот мужчина, который как бы сидит за столом, поприветствовал меня и вкратце рассказал о местных порядках.
Во многих комнатах царит полумрак - чтобы лучше были видны проекцииИнтереснее всего, конечно, было посмотреть на рабочий стол Алана Тьюринга. Его кабинет находится в восьмом домике и выглядит очень скромно.
Примерно так выглядел стол Алана ТьюрингаНу а на само творение Тьюринга - машину для расшифровки «Энигмы» - можно взглянуть в доме номер 11 - там же, где в свое время была собрана самая первая модель «бомбы».
Криптологическая бомба
Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Его работе предшествует исследование польского криптографа Мариана Реевского. Кстати, именно он назвал машину для расшифровки «бомбой».
Польская «бомба» была значительно проще. Обратите внимание на роторы сверхуПочему «бомба»? Есть несколько разных версий. Например, по одной так якобы назывался любимый Реевским и коллегами сорт мороженого, который продавали в кафе неподалеку от бюро шифрования польского генштаба, и они позаимствовали это название. Куда более простое объяснение - в том, что в польском языке слово «бомба» может использоваться для восклицания вроде «эврика!». Ну и совсем простой вариант: машина тикала подобно бомбе.
Незадолго до захвата Польши Германией польские инженеры передали англичанам все наработки, связанные с декодированием немецких шифров, в том числе чертежи «бомбы», а также работающий экземпляр «Энигмы» - не немецкой, а польского клона, который они успели разработать до вторжения. Остальные наработки поляков были уничтожены, чтобы разведка Гитлера ничего не заподозрила.
Проблема заключалась в том, что польский вариант «бомбы» был рассчитан только на машину «Энигма I» с тремя фиксированными роторами. Еще до начала войны немцы ввели в эксплуатацию усовершенствованные варианты «Энигмы», где роторы заменялись каждый день. Это сделало польский вариант полностью непригодным.
Если вы смотрели «Игру в имитацию», то уже неплохо знакомы с обстановкой в Блетчли-парке. Однако режиссер не удержался и сделал несколько отступлений от реальных исторических событий. В частности, Тьюринг не создавал прототип «бомбы» собственноручно и никогда не называл ее «Кристофером».
Популярный английский актер Криптокод Подбирач в роли Алана Тьюринга
На основе польской машины и теоретических работ Алана Тьюринга инженеры British Tabulating Machine Company создали те «бомбы», которые поставлялись в Блетчли-парк и на другие секретные объекты. К концу войны машин было уже 210, однако с окончанием военных действий все «бомбы» уничтожили по приказу Уинстона Черчилля.
Зачем британским властям понадобилось уничтожать такой прекрасный дата-центр? Дело в том, что «бомба» не является универсальным компьютером - она предназначена исключительно для декодирования сообщений, зашифрованных «Энигмой». Как только нужда в этом отпала, машины тоже стали ненужными, а их компоненты можно было распродать.
Другой причиной, возможно, было предчувствие, что Советский Союз в дальнейшем окажется не лучшим другом Великобритании. Что, если в СССР (или где-нибудь еще) стали бы использовать технологию, похожую на «Энигму»? Тогда лучше никому не демонстрировать возможность вскрывать ее шифры быстро и автоматически.
С военных времен сохранилось только две «бомбы» - они были переданы в GCHQ, Центр правительственной связи Великобритании (считай, современный аналог Блетчли-парка). Говорят, они были демонтированы в шестидесятые годы. Зато в GCHQ милостиво согласились предоставить музею в Блетчли старые чертежи «бомб» - увы, не в лучшем состоянии и не целиком. Тем не менее силами энтузиастов их удалось восстановить, а затем создать и несколько реконструкций. Они-то сейчас и стоят в музее.
Занятно, что во время войны на производство первой «бомбы» ушло около двенадцати месяцев, а вот реконструкторы из BCS Computer Conservation Society , начав в 1994 году, трудились около двенадцати лет. Что, конечно, неудивительно, учитывая, что они не располагали никакими ресурсами, кроме своих сбережений и гаражей.
Как работала «Энигма»
Итак, «бомбы» использовались для расшифровки сообщений, которые получались на выходе после шифрования «Энигмой». Но как именно она это делает? Подробно разбирать ее электромеханическую схему мы, конечно, не будем, но общий принцип работы узнать интересно. По крайней мере, мне было интересно послушать и записать этот рассказ со слов работника музея.
Устройство «бомбы» во многом обусловлено устройством самой «Энигмы». Собственно, можно считать, что «бомба» - это несколько десятков «Энигм», составленных вместе таким образом, чтобы перебирать возможные настройки шифровальной машины.
Самая простая «Энигма» - трехроторная. Она широко применялась в вермахте, и ее дизайн предполагал, что ей сможет пользоваться обычный солдат, а не математик или инженер. Работает она очень просто: если оператор нажимает, скажем, P, под одной из букв на панели загорится лампочка, например под буквой Q. Остается только перевести в морзянку и передать.
Важный момент: если нажать P еще раз, то очень мал шанс снова получить Q. Потому что каждый раз, когда ты нажимаешь кнопку, ротор сдвигается на одну позицию и меняет конфигурацию электрической схемы. Такой шифр называется полиалфавитным.
Посмотрите на три ротора наверху. Если вы, например, вводитие Q на клавиатуре, то Q сначала заменится на Y, потом на S, на N, потом отразится (получится K), снова трижды изменится и на выходе будет U. Таким образом, Q будет закодирована как U. Но что, если ввести U? Получится Q! Значит, шифр симметричный. Это было очень удобно для военных применений: если в двух местах имелись «Энигмы» с одинаковыми настойками, можно было свободно передавать сообщения между ними.
У этой схемы, правда, есть большой недостаток: при вводе буквы Q из-за отражения в конце ни при каких условиях нельзя было получить Q. Немецкие инженеры знали об этой особенности, но не придали ей особого значения, а вот британцы нашли возможность эксплуатировать ее. Откуда англичанам было известно о внутренностях «Энигмы»? Дело в том, что в ее основе лежала совершенно не секретная разработка. Первый патент на нее был подан в 1919 году и описывал машину для банков и финансовых организаций, которая позволяла обмениваться шифрованными сообщениями. Она продавалась на открытом рынке, и британская разведка успела приобрести несколько экземпляров. По их же примеру, кстати, была сделана и британская шифровальная машина Typex, в которой описанный выше недостаток исправлен.
Самая первая модель Typex. Целых пять роторов!У стандартной «Энигмы» было три ротора, но всего можно было выбрать из пяти вариантов и установить каждый из них в любое гнездо. Именно это и отражено во втором столбце - номера роторов в том порядке, в котором их предполагается ставить в машину. Таким образом, уже на этом этапе можно было получить шестьдесят вариантов настроек. Рядом с каждым ротором расположено кольцо с буквами алфавита (в некоторых вариантах машины - соответствующие им числа). Настройки для этих колец - в третьем столбце. Самый широкий столбец - это уже изобретение немецких криптографов, которого в изначальной «Энигме» не было. Здесь приведены настройки, которые задаются при помощи штекерной панели попарным соединением букв. Это запутывает всю схему и превращает ее в непростой пазл. Если посмотреть на нижнюю строку нашей таблицы (первое число месяца), то настройки будут такими: в машину слева направо ставятся роторы III, I и IV, кольца рядом с ними выставляются в 18, 24 и 15, а затем на панели штекерами соединяются буквы N и P, J и V и так далее. С учетом всех этих факторов получается около 107 458 687 327 300 000 000 000 возможных комбинаций - больше, чем прошло секунд с Большого взрыва. Неудивительно, что немцы считали эту машину крайне надежной.
Существовало множество вариантов «Энигмы», в частности на подводных лодках использовался вариант с четырьмя роторами.
Взлом «Энигмы»
Взломать шифр, как водится, позволила ненадежность людей, их ошибки и предсказуемость.
Руководство к «Энигме» говорит, что нужно выбрать три из пяти роторов. Каждая из трех горизонтальных секций «бомбы» может проверять одно возможное положение, то есть одна машина единовременно может прогнать три из шестидесяти возможных комбинаций. Чтобы проверить все, нужно либо двадцать «бомб», либо двадцать последовательных проверок.
Однако немцы сделали приятный сюрприз английским криптографам. Они ввели правило, по которому одинаковое положение роторов не должно повторяться в течение месяца, а также в течение двух дней подряд. Звучит так, будто это должно было повысить надежность, но в реальности привело к обратному эффекту. Получилось, что к концу месяца количество комбинаций, которые нужно было проверять, значительно уменьшалось.
Вторая вещь, которая помогла в расшифровке, - это анализ трафика. Англичане слушали и записывали шифрованные сообщения армии Гитлера с самого начала войны. О расшифровке тогда речь не шла, но иногда бывает важен сам факт коммуникации плюс такие характеристики, как частота, на которой передавалось сообщение, его длина, время дня и так далее. Также при помощи триангуляции можно было определить, откуда было отправлено сообщение.
Хороший пример - передачи, которые поступали с Северного моря каждый день из одних и тех же локаций, в одно и то же время, на одной и той же частоте. Что это могло быть? Оказалось, что это метеорологические суда, ежедневно славшие данные о погоде. Какие слова могут содержаться в такой передаче? Конечно, «прогноз погоды»! Такие догадки открывают дорогу для метода, который сегодня мы называем атакой на основе открытых текстов, а в те времена окрестили «подсказками» (cribs).
Поскольку мы знаем, что «Энигма» никогда не дает на выходе те же буквы, что были в исходном сообщении, нужно последовательно сопоставить «подсказку» с каждой подстрокой той же длины и посмотреть, нет ли совпадений. Если нет, то это строка-кандидат. Например, если мы проверяем подсказку «погода в Бискайском заливе» (Wettervorhersage Biskaya), то сначала выписываем ее напротив шифрованной строки.
Q F Z W R W I V T Y R E * S* X B F O G K U H Q B A I S E Z W E T T E R V O R H E R * S* A G E B I S K A Y A |
Видим, что буква S шифруется сама в себя. Значит, подсказку нужно сдвинуть на один символ и проверить снова. В этом случае совпадать будет сразу несколько букв - двигаем еще. Совпадает R. Двигаем еще дважды, пока не наталкиваемся на потенциально правильную подстроку.
Если бы мы имели дело с шифром подстановки, то на этом можно было бы и закончить. Но поскольку это полиалфавитный шифр, нам нужны настройки и исходные положения роторов «Энигмы». Именно их и подбирали при помощи «бомб». Для этого пары букв нужно сначала пронумеровать.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 R W I V T Y R E S X B F O G K U H Q B A I S E W E T T E R V O R H E R S A G E B I S K A Y A |
А затем на основе этой таблицы составить так называемое «меню» - схему, по которой видно, какая буква исходного сообщения (то есть «подсказки») в какую букву предположительно шифруется и в какой позиции. По этой схеме и настраивается «бомба».
Каждый из барабанов может принять одно из 26 положений - по одному на каждую перебираемую букву алфавита. За каждым из барабанов - 26 контактов, которые толстыми шлейфами соединяются таким образом, чтобы машина искала настройки штекерной панели, дающие последовательные совпадения букв шифрованной строки с подсказкой.
Поскольку строение «бомбы» не учитывает устройство коммутаций внутри «Энигмы», она по ходу работы выдает несколько вариантов, которые оператор должен проверить. Часть из них не подойдет просто потому, что в «Энигме» к одному гнезду можно подключить только один штекер. Если настройки не подходят, оператор запускает машину снова, чтобы получить следующий вариант. Примерно за пятнадцать минут «бомба» переберет все варианты для выбранной позиции барабанов. Если она угадана верно, то остается подобрать настройки колец - уже без автоматики (не будем погружаться в подробности). Затем на модифицированных для совместимости с «Энигмой» английских машинах Typex шифровки переводили в чистый текст.
Таким образом, оперируя целым парком из «бомб», британцы к концу войны каждый день получали актуальные настройки еще до завтрака. Всего у немцев было около полусотни каналов, по многим из которых передавались гораздо более интересные вещи, чем прогноз погоды.
Разрешается трогать руками
В музее Блетчли-парка можно не только смотреть по сторонам, но и прикоснуться к дешифровке собственноручно. В том числе - при помощи столов-тачскринов. Каждый из них дает свое задание. В этом, например, предлагается совмещать листы Банбури (Banburismus). Это ранний метод дешифровки «Энигмы», который применялся до создания «бомб». Увы, таким способом расшифровать что-то в течение суток было невозможно, а в полночь все успехи превращались в тыкву из-за очередной смены настроек.
Муляж «дата-центра» в Hut 11
Что же стоит в домике номер 11, где раньше была «серверная», если все «бомбы» были уничтожены в прошлом веке? Честно говоря, я все же в глубине души надеялся зайти сюда и обнаружить все в том же виде, что и когда-то. Увы, нет, но зал все равно не пустует.
Здесь стоят вот такие железные конструкции с фанерными листами. На одних - фотографии «бомб» в натуральную величину, на других - цитаты из рассказов тех, кто здесь работал. Ими были в основном женщины, в том числе из WAF - женской службы ВВС Великобритании. Цитата на снимке говорит нам о том, что переключение шлейфов и присмотр за «бомбами» был вовсе не легкой задачей, а изматывающим ежедневным трудом. Кстати, между муляжами спрятана очередная серия проекций. Девушка рассказывает своей подруге о том, что понятия не имела, где ей предстоит служить, и полностью поражена происходящим в Блетчли. Что ж, я был тоже поражен необычным экспонатом!
В общей сложности я провел в Блетчли-парке пять часов. Этого едва-едва хватило, чтобы хорошенько посмотреть центральную часть и мельком - все остальное. Было настолько интересно, что я даже не заметил, как прошло время, пока ноги не начали ныть и проситься обратно - если не в гостиницу, то хотя бы в электричку.
А помимо домиков, полутемных кабинетов, восстановленных «бомб» и длинных стендов с сопроводительными текстами, было на что посмотреть. Про зал, посвященный шпионажу во время Первой мировой, я уже упомянул, был еще зал про дешифровку «Лоренца» и создание компьютера Colossus . Кстати, в музее я обнаружил и сам «Колосс», вернее ту часть, что успели построить реконструкторы.
Самых выносливых уже за территорией Блетчли-парка ждет небольшой музей компьютерной истории, где можно ознакомиться с тем, как вычислительная техника развивалась после Тьюринга. Туда я тоже заглянул, но прошел уже быстрым шагом. На BBC Micro и «Спектрумы» я уже насмотрелся в других местах - вы можете сделать это, например, на питерском фестивале Chaos Constructions. А вот живую «бомбу» где попало не встретишь.
