Операция «Ультра», или История о том, как поляки с британцами «Энигму» взломали. Часть 1
«Энигму» во Второй мировой войне использовали широко. Это был самый ходовой шифратор в Германии, Италии, Японии и даже в нейтральной Швейцарии. «Отцами» легендарной шифровальной машина, чье название в переводе с греческого означает «загадка», стали голландец Хуго Кох (изобретатель шифровального диска) и немецкий инженер Артур Шербиус, который запатентовал шифрмашину ещё в 1918 году.
Артур Шербиус — автор "Энигмы". Источник: lifeofpeople.info
Ни о какой военной карьере «Энигмы» первоначально речь и не шла – это был типичный коммерческий продукт. Была даже широкая рекламная кампания, инициированная Шербиусом для продвижения собственного продукта. Так, в 1923 году шифровальный аппарат стал экспонатом съезда Международного почтового союза, но успеха не снискал. Причина была в высокой цене «Энигмы» и внушительных габаритах машины Шербиуса. И все же несколько экземпляров были проданы армиям различных стран и компаниям связи. Британцы впервые столкнулись с устройством «Энигмы» в июне 1924 года, когда производитель предложил англичанам закупить партию аппаратов по немалой для того времени цене 200 долларов за штуку. Правительство Великобритании в ответ предложило зарегистрировать шифровальную новинку в патентном бюро, что автоматически вело к предоставлению полной документации на технику. Немцы пошли на этот шаг и британские криптографы получили в свое распоряжение все технические нюансы «Энигмы» задолго до Второй мировой войны.
Патент на "Энигму". Источник: lifeofpeople.info
Правда, стоит отметить, что «Энигма» была в ранней коммерческой версии, которую немцы не использовали в своей армии. Восхождение немецкой шифровальной машин на Олимп началось с приходом к власти Адольфа Гитлера в 1933 году, когда началось перевооружение армии. Общее количество выпущенных аппаратов «Энигма» до конца Второй мировой войны, по разным источникам, варьируется от 100 тыс. до 200 тыс. Использовали их повсеместно — в вермахте, в кригсмарине, в абвере, в люфтваффе и в фашистских службах безопасности.
"Энигма" поздней версии. Источник: w-dog.ru
На чем основывается устройство шифратора? В самой первой генерации это были три вращающихся в одной плоскости барабана (диска или колеса), на каждой из сторон которых имелись 26 электрических контактов – ровно по числу букв в латинском алфавите. Контакты с обеих сторон соединялись внутри диска 26 проводами, которые формировали замену символов при наборе текста. Три диска в процессе сборки складывались вместе, касались друг друга контактами, что обеспечивало прохождение электрических импульсов сквозь весь набор барабанов на регистрирующее устройство. Сам латинский алфавит был нанесен на боковой поверхности каждого барабана. Начало работы с «Энигмой»-передатчиком ознаменовывалось набором кодового слова из букв на барабанах. Важно, чтобы приемное устройство также было настроено аналогичным кодовым словом.
Полевая шифровальная машина "Энигма". Источник: musee-armee.fr
Далее оператор, ответственный за ввод текста для шифрования, набирает на его клавиатуре, причем каждое нажатие вызывает поворот левого диска на один шаг. «Энигма» была электромеханическая машина, поэтому все команды механической части отдавались с помощью электрических сигналов. После того как левый диск проворачивался на один оборот, в дело вступал центральный барабан и так далее. Такое вращение дисков создавало для каждого символа текста свой уникальный контур для прохождения электрического импульса. Далее сигнал проходил через рефлектор, который представлял из себя 13 проводников, соединявших пары контактов на задней стороне третьего диска. Рефлектор разворачивал электрический сигнал обратно в барабаны, но уже совсем по другому пути. И только вот тут загоралась лампочка около буквы уже шифрованного текста. Такие «приключения» электрического сигнала обеспечивали уникальную защищенность канала связи для своего времени.
Военная версия "Энигмы" с четырьмя барабанами. Источник: e-board.livejournal.com
С учетом дальнейших усовершенствований, которые вносили немцы в «Энигму», британские криптоаналитики не смогли бы никогда самостоятельно «хакнуть» такой совершенный аппарат. С «Энигмой» на первых порах работали три человека: один читал текст, второй набирал на клавиатуре, а третий записывал по всполохам лампочек шифровку. Со временем, размеры шифровального аппарата уменьшились до габаритов печатной машинки, что позволило отправлять сообщения буквально из каждого окопа. Также немцы в ходе модернизации добавили печатающее устройство для набора зашифрованного текста. Что же еще инженеры-криптографы Третьего рейха добавили в «Энигму»? В 1930 году появилась коммутационная панель из 26 пар розеток и штепселей, которая дополнительно заменяла знаки открытого текста после основного шифрования на барабанах. Это было чисто военное усовершенствование – на коммерческих вариантах такое отсутствовало. Долговременный ключ шифратора, который формировала коммутация дисков за счет перестановки 26 элементов, составляет астрономические 4х1026 вариантов! Сейчас программные возможности ЭВМ позволяют с легкостью перебрать такое число вариантов, но для 30-40-х это было маловероятно и долго. Также усложнял картину шифрования набор из пяти дисков «Энигмы» (они все были разными) из которых только три устанавливались на аппарат единовременно. Их можно тасовать в произвольном порядке, то есть всего было 10 вариантов установки на одну машину. Разовый ключ для начала работы предлагал для каждого диска 26 вариантов символов, а для трех уже 26^3=17576. И, наконец, регулярно сменяемая схема коммутации штепсельной панели совсем усложняла работу для криптоаналитических служб врагов фашистской Германии. Позже стали добавлять дополнительные барабаны в конструкцию. Однако, несмотря на это, «Энигму» научились полноценно «читать» уже в самом начале Второй мировой войны.
Одними из лучших криптоаналитиков перед большой войной были поляки. Еще во время гражданской войны в России и советско-польского конфликта поляки успешно дешифровали сообщения советской армии и дипломатов. Так, 2-й отдел (криптоанализ) польского Генерального штаба за август 1920 года «перевел» с шифрованного на польский 410 телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром. Мало того, во время наступления Красной армии на Варшаву поляки ввели в заблуждение войска Тухачевского, что заставило его отступить к Житомиру. Со временем, естественный интерес криптоаналитиков Польши переместился на набирающую угрожающими темпами мощь Германию. Польское «Бюро шифров» было в те времена достаточно эффективной структурой и включало в себя четыре отдела:
— подразделение польских шифров, отвечающее за защиту государственных линий связи;
— подразделение радиоразведки;
— подразделение русских шифров;
— подразделение немецких шифров.
Саксонский дворец в Варшаве, где располагались Генеральный штаб и Бюро шифрования. Фото 1915 года. Источник: photochronograph.ru
Во многом поэтому именно поляки достигли первых успехов в деле расшифровки «Энигмы». Примерно с 1926 года они стали перехватывать в радиоэфире немецкие сообщения, шифрованные неизвестным ранее способом. Чуть позже, в 1927 или 1929 годах, через таможню из Германии была попытка провезти в немецкое дипломатическое консульство коробку с «Энигмой». Как это произошло и почему немцы не переслали аппарат закрытым дипломатическим каналом? Никто сейчас на это не ответит, но поляки подробно изучили устройство аппарата – этим занимались ребята из радиотехнической фирмы AVA, которая давно работала с польской разведкой. После тщательного знакомства «Энигму» передали ничего не подозревающим немецким дипломатам. Конечно, устройство коммерческой версии шифровальной машины мало чего могло дать польским криптоаналитикам, но начало было положено. Поляки с каждым годом усиливали свою службу по «взлому» немецких кодов – в 1928-1929 годах в Познаньском университете организовали курсы по изучению криптографии для студентов-математиков со знанием немецкого языка. Среди талантливых студентов выделялись трое: Марианн Ражевский, Генрих Зыгальский и Ежи Разицкий.
Марианн Ражевский — ведущий криптоаналитик довоенной Польши. Источник: lifeofpeople.info
Всех их впоследствии взяли в спецслужбы, и они первыми получили результаты по дешифровке «Энигмы». Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Польша вообще в 20-30-х годах была чуть ли не мировым лидером в области криптографии, и специалистов часто приглашали делиться опытом в другие страны. Соблюдая рамки секретности, конечно. Капитан польской армии и спец по кодам Ян Ковалевский ездил с этой целью в Японию, а потом работал с группой студентов из этой страны у себя на родине. И воспитал Ризобара Ито, крупного японского криптографа, вскрывшего английскую шифрсистему Playfair, использовавшуюся в 30-е годы на британских линиях связи. Чуть позже помогать полякам принялись еще одни потенциальные враги Германии — французы.
Артур Шербиус — автор "Энигмы". Источник: lifeofpeople.info
Ни о какой военной карьере «Энигмы» первоначально речь и не шла – это был типичный коммерческий продукт. Была даже широкая рекламная кампания, инициированная Шербиусом для продвижения собственного продукта. Так, в 1923 году шифровальный аппарат стал экспонатом съезда Международного почтового союза, но успеха не снискал. Причина была в высокой цене «Энигмы» и внушительных габаритах машины Шербиуса. И все же несколько экземпляров были проданы армиям различных стран и компаниям связи. Британцы впервые столкнулись с устройством «Энигмы» в июне 1924 года, когда производитель предложил англичанам закупить партию аппаратов по немалой для того времени цене 200 долларов за штуку. Правительство Великобритании в ответ предложило зарегистрировать шифровальную новинку в патентном бюро, что автоматически вело к предоставлению полной документации на технику. Немцы пошли на этот шаг и британские криптографы получили в свое распоряжение все технические нюансы «Энигмы» задолго до Второй мировой войны.
Патент на "Энигму". Источник: lifeofpeople.info
Правда, стоит отметить, что «Энигма» была в ранней коммерческой версии, которую немцы не использовали в своей армии. Восхождение немецкой шифровальной машин на Олимп началось с приходом к власти Адольфа Гитлера в 1933 году, когда началось перевооружение армии. Общее количество выпущенных аппаратов «Энигма» до конца Второй мировой войны, по разным источникам, варьируется от 100 тыс. до 200 тыс. Использовали их повсеместно — в вермахте, в кригсмарине, в абвере, в люфтваффе и в фашистских службах безопасности.
"Энигма" поздней версии. Источник: w-dog.ru
На чем основывается устройство шифратора? В самой первой генерации это были три вращающихся в одной плоскости барабана (диска или колеса), на каждой из сторон которых имелись 26 электрических контактов – ровно по числу букв в латинском алфавите. Контакты с обеих сторон соединялись внутри диска 26 проводами, которые формировали замену символов при наборе текста. Три диска в процессе сборки складывались вместе, касались друг друга контактами, что обеспечивало прохождение электрических импульсов сквозь весь набор барабанов на регистрирующее устройство. Сам латинский алфавит был нанесен на боковой поверхности каждого барабана. Начало работы с «Энигмой»-передатчиком ознаменовывалось набором кодового слова из букв на барабанах. Важно, чтобы приемное устройство также было настроено аналогичным кодовым словом.
Полевая шифровальная машина "Энигма". Источник: musee-armee.fr
Далее оператор, ответственный за ввод текста для шифрования, набирает на его клавиатуре, причем каждое нажатие вызывает поворот левого диска на один шаг. «Энигма» была электромеханическая машина, поэтому все команды механической части отдавались с помощью электрических сигналов. После того как левый диск проворачивался на один оборот, в дело вступал центральный барабан и так далее. Такое вращение дисков создавало для каждого символа текста свой уникальный контур для прохождения электрического импульса. Далее сигнал проходил через рефлектор, который представлял из себя 13 проводников, соединявших пары контактов на задней стороне третьего диска. Рефлектор разворачивал электрический сигнал обратно в барабаны, но уже совсем по другому пути. И только вот тут загоралась лампочка около буквы уже шифрованного текста. Такие «приключения» электрического сигнала обеспечивали уникальную защищенность канала связи для своего времени.
Военная версия "Энигмы" с четырьмя барабанами. Источник: e-board.livejournal.com
С учетом дальнейших усовершенствований, которые вносили немцы в «Энигму», британские криптоаналитики не смогли бы никогда самостоятельно «хакнуть» такой совершенный аппарат. С «Энигмой» на первых порах работали три человека: один читал текст, второй набирал на клавиатуре, а третий записывал по всполохам лампочек шифровку. Со временем, размеры шифровального аппарата уменьшились до габаритов печатной машинки, что позволило отправлять сообщения буквально из каждого окопа. Также немцы в ходе модернизации добавили печатающее устройство для набора зашифрованного текста. Что же еще инженеры-криптографы Третьего рейха добавили в «Энигму»? В 1930 году появилась коммутационная панель из 26 пар розеток и штепселей, которая дополнительно заменяла знаки открытого текста после основного шифрования на барабанах. Это было чисто военное усовершенствование – на коммерческих вариантах такое отсутствовало. Долговременный ключ шифратора, который формировала коммутация дисков за счет перестановки 26 элементов, составляет астрономические 4х1026 вариантов! Сейчас программные возможности ЭВМ позволяют с легкостью перебрать такое число вариантов, но для 30-40-х это было маловероятно и долго. Также усложнял картину шифрования набор из пяти дисков «Энигмы» (они все были разными) из которых только три устанавливались на аппарат единовременно. Их можно тасовать в произвольном порядке, то есть всего было 10 вариантов установки на одну машину. Разовый ключ для начала работы предлагал для каждого диска 26 вариантов символов, а для трех уже 26^3=17576. И, наконец, регулярно сменяемая схема коммутации штепсельной панели совсем усложняла работу для криптоаналитических служб врагов фашистской Германии. Позже стали добавлять дополнительные барабаны в конструкцию. Однако, несмотря на это, «Энигму» научились полноценно «читать» уже в самом начале Второй мировой войны.
Одними из лучших криптоаналитиков перед большой войной были поляки. Еще во время гражданской войны в России и советско-польского конфликта поляки успешно дешифровали сообщения советской армии и дипломатов. Так, 2-й отдел (криптоанализ) польского Генерального штаба за август 1920 года «перевел» с шифрованного на польский 410 телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром. Мало того, во время наступления Красной армии на Варшаву поляки ввели в заблуждение войска Тухачевского, что заставило его отступить к Житомиру. Со временем, естественный интерес криптоаналитиков Польши переместился на набирающую угрожающими темпами мощь Германию. Польское «Бюро шифров» было в те времена достаточно эффективной структурой и включало в себя четыре отдела:
— подразделение польских шифров, отвечающее за защиту государственных линий связи;
— подразделение радиоразведки;
— подразделение русских шифров;
— подразделение немецких шифров.
Саксонский дворец в Варшаве, где располагались Генеральный штаб и Бюро шифрования. Фото 1915 года. Источник: photochronograph.ru
Во многом поэтому именно поляки достигли первых успехов в деле расшифровки «Энигмы». Примерно с 1926 года они стали перехватывать в радиоэфире немецкие сообщения, шифрованные неизвестным ранее способом. Чуть позже, в 1927 или 1929 годах, через таможню из Германии была попытка провезти в немецкое дипломатическое консульство коробку с «Энигмой». Как это произошло и почему немцы не переслали аппарат закрытым дипломатическим каналом? Никто сейчас на это не ответит, но поляки подробно изучили устройство аппарата – этим занимались ребята из радиотехнической фирмы AVA, которая давно работала с польской разведкой. После тщательного знакомства «Энигму» передали ничего не подозревающим немецким дипломатам. Конечно, устройство коммерческой версии шифровальной машины мало чего могло дать польским криптоаналитикам, но начало было положено. Поляки с каждым годом усиливали свою службу по «взлому» немецких кодов – в 1928-1929 годах в Познаньском университете организовали курсы по изучению криптографии для студентов-математиков со знанием немецкого языка. Среди талантливых студентов выделялись трое: Марианн Ражевский, Генрих Зыгальский и Ежи Разицкий.
Марианн Ражевский — ведущий криптоаналитик довоенной Польши. Источник: lifeofpeople.info
Всех их впоследствии взяли в спецслужбы, и они первыми получили результаты по дешифровке «Энигмы». Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Польша вообще в 20-30-х годах была чуть ли не мировым лидером в области криптографии, и специалистов часто приглашали делиться опытом в другие страны. Соблюдая рамки секретности, конечно. Капитан польской армии и спец по кодам Ян Ковалевский ездил с этой целью в Японию, а потом работал с группой студентов из этой страны у себя на родине. И воспитал Ризобара Ито, крупного японского криптографа, вскрывшего английскую шифрсистему Playfair, использовавшуюся в 30-е годы на британских линиях связи. Чуть позже помогать полякам принялись еще одни потенциальные враги Германии — французы.
Информация