Книга: Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Проект «Ultra»: победа над «Энигмой»

Одной из наиболее ярких побед английских криптоаналитиков в годы Второй мировой войны, несомненно, является разгадка шифров немецкой шифровальной машины «Энигма». Со второй половины 30-х годов XX века различные версии этой машины стояли на вооружении сухопутных сил, авиации и военно-морского флота Германии. При этом немецкие специалисты были уверены, что разгадать сообщения, зашифрованные с помощью «Энигмы», практически невозможно.

Одними из первых попытались разгадать шифры «Энигмы» криптоаналитики польской разведки, которые занимались взломом ее шифров уже с 1932 года. И это вполне объяснимо, поскольку Польша непосредственно соседствовала со стремительно вооружавшейся Германией и опасалась за свою безопасность. Отдавая дань исторической справедливости, необходимо признать, что добиться значительных успехов в разгадке секретов «Энигмы» польским специалистам помог случай. В 1928 году один экземпляр новейшей по тем временам машины в результате транспортных недоразумений попал в руки польских тайных служб. В течение недели криптоаналитики в Варшаве могли беспрепятственно изучать его. За это время были сделаны чертежи «Энигмы», которые впоследствии использовались для постройки копии этой машины.

Однако, даже имея в своем распоряжении точную копию «Энигмы», польские специалисты не могли разгадать немецкие шифры, поскольку расшифровка осложнялась сразу несколькими обстоятельствами. Среди них немаловажное значение имел тот факт, что шифры «Энигмы» менялись каждый день, и германские шифровальщики каждый месяц издавали новую шифровальную книгу с ключами на каждый день. Эти ключи содержали информацию о порядке установки скремблеров, о порядке их первоначальной ориентации, а также о положении соединительных кабелей. К тому же дневной ключ использовался только к шифрованию ключа сообщения, который содержал дважды записанный трехбуквенный код, обозначавший неповторяющееся положение скремблеров для каждого сообщения.

Примерно за год до начала Второй мировой войны к работе над решением этой нелегкой задачи был привлечен лучший польский криптоаналитик того времени. Эго был 23-летнин математик Мариан Реевский (Marian Rejewski, 1905–1980). Для того чтобы разгадать дневной шифр, он создал шесть машин, которые назвал «La Bombe» («Бомба»). Каждая из шести машин использовалась для установки одного из возможных вариантов положения скремблеров.

М. Реевский обратил внимание на то, что каждое зашифрованное сообщение начинается повторением трехбуквенного кода сообщения. После долгих исследований перехваченных сообщений ему удалось с помощью повторяющихся пар букв определить полный шифрованный алфавит. В результате довольно скоро поляки смогли прочитать первые немецкие сообщения. Успех М. Реевского и его команды имел огромное значение. Он на практике доказал, что шифр «Энигмы» можно разгадать.

Кстати, некоторые исследователи предполагают, что Реевский решил назвать свои машины «бомбами» потому, что в процессе работы они издавали тикающий звук, как часовой механизм у бомбы замедленного действия. Возможно, это название пришло в голову талантливому поляку при употреблении очередной порции очень любимого им мороженого, которое имело аналогичное название.

Следует признать, что в данном случае речь идет о вскрытии шифров простых версий «Энигмы» с малым числом скремблеров. Однако немцы вскоре после этого увеличили число шифрующих скремблеров до пяти, а число кабелей на соединительной панели — с шести до десяти, что привело к увеличению общего числа возможных вариантов дневных ключей.

Когда поляки стали готовиться к нападению Германии, то в июле 1939 года передали всю документацию, в том числе и чертежи своих машин, французам и англичанам, которых успех союзников просто ошеломил. Французские спецслужбы полученной информацией воспользоваться не успели, потерпев в 1940 году поражение от Германии. А вот британские тайные службы, сразу оценив важность полученной информации, в том же 1939 году начали работу над строго засекреченным проектом, получившим название «Ultra».

Для дальнейшей работы над разгадыванием шифров «Энигмы» была собрана команда из математиков, языковедов, специалистов из других областей науки и техники и даже выдающихся шахматистов. Для набора в эту группу людей, обладающих криптоаналитическими способностями, был предпринят весьма нетрадиционный ход. В газете «Дейли Телеграф» («Daily Telegraph») был напечатан кроссворд, который читателям предлагалось разгадать за 12 минут. Те из читателей, кто смог это сделать, были приглашены для прохождения более сложных тестов. Некоторые из них, успешно прошедшие все испытания, впоследствии были приглашены на работу в криптоаналитический центр английских спецслужб, который располагался в местечке Блетчли Парк (Bletchley Ник), в нескольких десятках километров на северо-запад от Лондона.

Самым талантливым рекрутом в Блетчли Парк был Алан Тюринг (Alan Turing, 1912–1954), молодой математик из Кембриджского университета. Он определил две существенные особенности немецкой шифровальной машины и создаваемых с ее помощью шифрованных сообщений.

Во-первых, одной из слабостей «Энигмы» было то, что после зашифровки буква никогда не могла остаться сама собой. Так, например, буква «а» в открытом тексте никогда не могла быть буквой «а» в зашифрованном темпе. Всегда это должна была быть другая буква. Данное открытие позволило сделать первый шаг к разгадыванию немецких шифров.

Во-вторых, А. Тюринг заметил, что многие немецкие шифрованные сообщения очень похожи друг на друга. Так, например, все сообщения, отправлявшиеся с немецкой пунктуальностью каждое утро ровно в 6 часов 05 минут, начинались шестибуквенным шифрованным текстом. А. Тюринг предположил, что эти шесть букв означают слово «wetter», что в переводе с немецкого означает «погода». Основываясь на этом открытии, англичане определили первоначальные установки «Энигмы», для того чтобы из шифрованного текста получилось слово «wetter» в открытом тексте. В результате выяснилось, что в примененном шифре буква «w» заменялась буквой «е», буква «е» — буквой «t», буква «t» — буквой «w» и так далее.

После этого был построен огромный шифровальный аппарат, намного больший, чем ее старшие польские собратья, созданные М. Реевским и его сотрудниками. В эту машину были введены полученные данные. После установки скремблеров в нужное положение машина А. Тюринга была готова к работе. Уже в начале 1942 года днем и ночью шестнадцать машин работали над расшифровкой немецких сообщений. Однако это касалось шифрограмм, передаваемых машинами «Энигма», применявшимися в немецких сухопутных войсках.

Как уже упоминалось, на германских кораблях и подводных лодках были установлены более совершенные версии «Энигмы», которые отличались по конструкции и обеспечивали более высокую степень защиты Помимо этого, немецкие сухопутные силы использовали свои ежедневные ключи, которые имели значительные отличия от ежедневных ключей, применявшихся в военно-морском флоте Германии. К тому же шифровальщики флота особое внимание уделяли тому, чтобы не отправлялись похожие сообщения, например о погоде, которые могли бы прояснить противнику какие-либо отправные точки для расшифровки отдельных букв.

Разгадать тайны морского варианта «Энигмы» помог случай. В октябре 1942 года в Восточном Средиземноморье английским морякам удалось подняться на палубу поврежденной немецкой подводной лодки U-559. Там они обнаружили шифровальные книги для морской версии «Энигмы». В результате в Блетчли Парк с помощью этой книги смогли читать все сообщения немецкого флота в северной Атлантике. И это произошло в то время, когда немецкие подводные лодки каждый месяц топили десятки кораблей союзников с жизненно необходимыми для Великобритании грузами.

Тем не менее при разгадывании шифровок «Энигмы» машины А. Тюринга работали очень медленно. Поэтому вскоре по предложению одного из сотрудников была построена другая, более совершенная машина, которая благодаря своим сравнительно огромным размерам получила название «Колосс». Именно с помощью «Колосса» английские криптоаналитики в конце концов смогли расшифровать шифры немецкой шифровальной машины «Лоренц». Все, что касалось «Колосса», англичане хранили в строжайшей тайне. В результате в 1945 году после окончания войны машина была уничтожена, а ее чертежи сожжены.

Остается добавить, что успех команды А. Тюринга в разгадке сообщений «Энигмы» помог союзникам одерживать победы как на море, так и на суше. Так, например, с помощью этих машин союзникам стали известны мельчайшие детали расположения немецких войск на побережье Франции перед долгожданным и неоднократно откладывавшимся открытием Второго фронта. Но, поскольку работа А Тюринга была строго засекречена, за свой ошеломляющий успех он при жизни так и не дождался признания. Вся информация, касающаяся проекта «Ultra», была строго засекречена, даже само существование такого проекта англичане официально признали лишь в 1974 году.

Оглавление книги