Атака на Еніґму

Початок

1918 року німецький винахідник Артур Шербіус разом зі своїм близьким другом Річардом Ріттером заснували компанію «Шербіус і Ріттер», яка займалась виробництвом майже всього — від турбін до подушок з підігрівом. Шербіус відповідав за проектно-конструкторські розробки і найулюбленішим його дітищем був проект створення електромеханічного пристрою для автоматизації процесу шифрування повідомлень. Свій винахід Артур Шербіус назвав Еніґма, що в перекладі з грецької означає «загадка»

Перший зразок шифрувальної машини був досить громіздким. За своїми розмірами та формою він нагадував великий касовий апарат. Згодом дана модель була замінена іншою, меншою за розмірами. Даний зразок мав вигляд звичайної друкарської машинки, яка була доповнена шифруючим механізмом. Щодо третьої моделі – вона була портативною, літери в ній не друкувались на папері, а підсвічувались лампочками.

Артур Шербіус почав надзвичайно активну діяльність щодо стимулювання попиту на Еніґму. 1923 року він представив свій винахід на з’їзді Міжнародного поштового союзу, а наступного року домігся того, щоб німецьке поштове відомство обмінялось з учасниками чергового з’їзду цього союзу привітаннями, зашифрованими за допомогою Еніґми. Винахід широко рекламувався на радіо і в пресі.

Arthur Scherbius - Wikipedia, la enciclopedia libre
Артур Шербіус

Однак, не дивлячись на широку рекламну кампанію, справи у Шербіуса йшли не дуже успішно. Потенційних покупців відлякувала надто висока ціна. Декілька екземплярів придбали армії різних країн та компанії зв’язку, але масових продажів не було. Німецькі військові без особливого ентузіазму поставилися до пропозиції винахідника щодо оснащення Збройних сил Німеччини даними машинами.

І тут стався цікавий випадок, який допоміг німецьким військовим оцінити користь від використання Еніґми.

Перемога

На зламі 20-30 років XX століття найбільший досвід в області перехоплення і читання шифрувань інших країн мала Англія. Особливих успіхів англійським дешифрувальникам вдалося досягти читаючи німецькі повідомлення під час Першої світової війни та радянські повідомлення у 20-ті роки.

1923 року Уїнстон Черчилль опублікував мемуари, в яких описав, як під час Першої світової війни англійці зламали німецький шифр.

У тому ж 1923 році англійське адміралтейство випустило багатотомну офіційну історію Першої світової війни. У ній прямо говорилося про те, що завдяки зламу німецького коду Англія володіла явною перевагою перед Німеччиною.

Зваживши на всі ці факти і дослідивши питання, німецькі військові дійшли висновку, що саме Еніґма допоможе їм не допустити повторення подібної ситуації в майбутньому.

1925 року компанія Шербіуса почала масово виготовляти шифрувальні машини, якими, починаючи з наступного року, стали оснащуватися Збройні сили і спецслужби Німеччини. Протягом наступних двох десятиліть було виготовлено понад 30 тисяч екземплярів Еніґми.

Handelsmaschine
Еніґма зразка 1923 року.

На жаль, Артур Шербіус помер занадто рано, щоб в повній мірі насолодитися грандіозним успіхом свого винаходу. 12 травня 1929 року він їхав в екіпажі, що був запряжений кіньми; коні понесли, він не зміг їх зупинити і на повному ходу екіпаж розбився об стіну. Наступного дня Шербіус помер не приходячи до тями.

Зрада

1 листопада 1931 року Ганс Тіло Шмідт, співробітник «Бюро шифрів» міністерства оборони Німеччини мав таємно зустрітися з агентом розвідувальної спецслужби Франції – так званого Другого бюро. Ця подія стала наслідком кроку на який Шмідт зважився чотирма місяцями раніше. У червні 1931 року він відвідав французьке посольство у Берліні. Там Шмідт дізнавався з ким йому найкраще зв’язатися, щоб продати уряду Франції секретні документи, які він мав.

Case S01E14 – Enigma, part 2 of 3 | en clair
Ганс Тіло Шмідт

Через три тижні, керуючись порадою співробітників французького посольства, Шмідт написав листа на адресу Другого бюро в Парижі. У своєму листі він повідомив, що має доступ до конфіденційних документів, які могли б зацікавити французів. Серед цих документів Шмідт особливо виділив інструкції з використання новітньої німецької шифрувальної машини Еніґма і висловив готовність зустрітися з представником Другого бюро в Бельгії чи Голландії.

Шмідт був типовим представником середніх верств німецької буржуазії. Він не мав якихось особливих політичних амбіцій, не відзначався і надмірним марнославством. Молодший брат Рудольф допоміг Гансу влаштуватися до «Бюро шифрів» міністерства оборони. Однак зарплатня у нього була мізерною, її не вистачало навіть щоб утримувати самого себе, не кажучи вже про дружину і двох дітей. Гансу вдавалося зводити кінці з кінцями тільки завдяки фінансовій допомозі, яку він отримував від батька і брата.

Ritterkreuzträger: Portrait Photo of Rudolf "Panzer" Schmidt"
Ганс Рудольф Шмідт

У «Бюро шифрів», де він перебував на службі, виготовлялися шифри, що використовувалися в Збройних силах Німеччини. Документи, які мали відношення до шифрів, зберігалися в сейфі начальника «Бюро шифрів» майора Ошманна, який змінив на цій посаді брата Ганса Рудольфа Шмідта, що очолював його з 1925 по 1928 рік. Завдяки протекції свого брата, Ганс став довіреною особою Ошманна і отримав доступ до його сейфу. Не треба було володіти великими розумовими здібностями, щоб збагнути, що продавши ці документи іншій країні, можна було заробити купу грошей. Ганс наважився на цей крок і 1931 року почав співпрацювати з Другим бюро.

Агент Другого бюро, Рудольф Столлман, німець за національністю, якому було доручено зустрітися зі Шмідтом, прибув туди під прізвищем Лемуан. Це було дівоче прізвище його дружини-француженки. Шмідт не розчарував Лемуана. На другій зустрічі зі Шмідтом, що відбулася 8 листопада 1931 року, в якості експерта був присутній також начальник шифрувального відділу Другого бюро Густав Бертран.

Поки Бертран фотографував керівництво з експлуатації Еніґми в сусідній кімнаті, Лемуан уклав угоду зі Шмідтом. Ця угода обіцяла Шмідту величезні прибутки. Однак, як попередив Лемуан, дороги назад у Шмідта не було: Друге бюро ні за яких обставин не дозволить йому ухилитися від виконання обов’язків агента.

Польські математики

Перші перехоплення повідомлень, що були зашифровані за допомогою Еніґми, відносяться до 1926 року.

 У січні 1929 року начальник «німецького» відділу «Бюро шифрів» міністерства оборони Польщі Максиміліан Ченжський вирішив прочитати у Познанському університеті курс лекцій з криптології. Найталановитішим студентам він запропонував прослухати кілька лекцій про те, як зламувати шифри. Так у числі двадцяти студентів-математиків, які знали німецьку і відгукнулися на пропозицію, були Маріан Реєвський, Генріх Зигальський і Єжи Рожицький. Згодом саме вони отримають перші результати з розкриття коду Енігми.

Маріан Раєвський в однострої лейтенанта польської армії в Британії, 1943-1944 рр. (це фото постійно плутають
з фото Ганса Шмідта).

Наймолодшим з цих трьох талановитих хлопців був Єжи Рожицький, якому не виповнилося і 20 років. Найстаршим був Реєвський. 1929 року, коли він відгукнувся на пропозицію прослухати курс лекцій з криптології в Познанському університеті, йому вже виповнилося 23 роки. Реєвський і вчився набагато краще, ніж Рожицкий і Зигальський, а його батько, торговець сигарами, невпинно повторював, що Маріан – справжній геній.

Marian Rejewski, Henryk Zygalski, Jerzy Różycki – Polish Enigma ...
Єжи Рожицький

Навесні 1932 року Реєвський, Рожицький і Зигальський закінчили Познанський університет і восени того ж року переїхали до Варшави, де почали службу у польському «Бюро шифрів». Одного разу начальник польського «Бюро шифрів» Ченжський запросив їх до свого кабінету і запропонував взяти участь у роботі над зламом Еніґми. Знайомлячи математиків з наявною інформацією щодо шифрувальної машини, велика частина якої була отримана від Шмідта, Ченжський попрохав їх нічого не говорити про своє нове завдання іншим співробітникам «Бюро шифрів».

Комерційні моделі, що були у поляків, з’єднували пари літер «по розташуванню на клавіатурі», а німецькі військові – в алфавітній послідовності. Це був тільки крок до розгадки: дешифрувальники зрозуміли принцип роботи машини, але ключі для Еніґми змінювалися дуже часто, фактично щодня.

Талановиті поляки створили механізм, який назвали «криптологічною бомбою». Перша «Бомба», виготовлена у листопаді 1938 року складалася з шести Еніґм – по одній для кожного варіанта розташування дисків в Еніґма і дозволяла за дві години перебрати 17576 положень трьох роторів і перевірити всі можливі варіанти ключів. Це давало можливість читати близько вісімдесяти відсотків шифрувань повідомлень.

До цього часу продуктивність «Бомби» стала вирішальним фактором, який забезпечив полякам успіх в роботі над зламом Еніґми. Якщо на початку 1933 року, коли Реєвський зумів відновити внутрішні з’єднання всіх дисків і рефлектора Еніґми, німці змінювали порядок проходження дисків кожні три місяці, то 1936 року це вже робилося спочатку щомісяця, а потім і щодня. А після модернізації Еніґми (німці1937 року замінили рефлектори на своїх машинах, а для ВМФ стали застосовувати чотири ротори), відсоток дешифрованих повідомлень знизився.

До речі, цікавий факт. Після війни ніхто з польських криптоаналітиків так і не зміг згадати, чому кілька з’єднаних разом Еніґм почали називати «Бомбою». За однією з версій, Реєвський, Зигальський і Рожицький саме були в кафе і їли фірмове морозиво під назвою «Бомба», коли їм сяйнула ця ідея.

За тридцять сім днів до Другої світової війни польські інженери зробили союзникам Польщі подарунок – подарували по одній машині «Бомба». Французи не змогли скористатися подарунком, зате англійці розгорнули на базі польського пристрою цілу програму протидії Еніґма з кодовою назвою «Ультра», що діяла під грифом «Ультра секретно» (що було вище «Цілком таємно»!).

Цінні трофеї

4 лютого 1940 року адмірал Карл Деніц, що командував німецьким підводним флотом, прибув на військово-морську базу  до Вільгельмсхейвене, щоб побажати успіху екіпажу підводного човна «U-33», який мав відправитися в район західного узбережжя Шотландії і встановити там кілька мін. Це було дуже небезпечним завданням«U-33» треба було не тільки діяти глибоко у тилу ворога, а й на мілководді, де у нього практично не було шансів сховатися від переслідування. А це, в свою чергу, означало, що шифрувальна машина Енігма, якою було оснащено «U-33», могла потрапити до рук англійців. Зрештою, так і сталося.

Британський етап

Для того, щоб перемогти сильного озброєного ворога, військово-політичні кола Лондона швидко вирішують створити підрозділ, завдяки якому можна було б заздалегідь дізнаватися про ворожі плани – тобто перехоплювати німецькі шифрограми.

1939 року в Блетчлі-Парк було таємно організовано головний шифрувальний підрозділ Англії – Station X (римська цифра 10). Приватний маєток Блетчлі-парк у графстві Бакінгемшир став мозковим центром розвідувальних служб Великобританії в роки Другої світової війни. Саме тут 1939 року було зібрано найталановитіших математиків і криптоаналітиків з єдиною метою – зламати код Еніґми. Пріоритетними завданнями програми, що отримала назву «Ультра», стали шифровки німецького флоту, чиї підводні човни потопили чимало кораблів і відправили на дно вантажі вартістю в мільйони фунтів стерлінгів.

Code-breaking At Bletchley Park, 1943 | Science Museum Blog
Фото: blog.sciencemuseum.org.uk

З самого початку роботи в Блетчлі-парку дослідного центру, відомого як Station X серед дешифрувальників виділявся молодий професор з Кембриджу Алан Тьюрінг. Він очолив групу, яка за польським аналогом побудувала суперкомп’ютер «Бомба», який мав вирішальне значення для зламування німецьких комунікацій, кодованих машиною Еніґма.

Щоб зрозуміти, як зламати код Еніґми, потрібно розуміти принцип роботи цієї шифрувальної машини.

Якість будь-якого коду оцінюється кількістю спроб, які потрібно зробити, щоб дістати правильну відповідь

Головний недолік Еніґми – у шифрі буква не могла залишатися сама собою, вона обов’язково змінювалася. Цим і скористався Тьюрінг, створивши разом з колегою Гордоном Уелшменом дешифрувальним машину, що отримала назву «Бомба».

Алан Тьюринг
Алан Тьюринг з колегами

Алана Тьюрінга за це навіть нагородили орденом Британської імперії, але цілком таємно. Тому про це кому-то крім нього і британської корони стало відомо лише через десятки років після його смерті. До речі, його теоретичні роботи по методиці злому німецьких шифрів були настільки передовими, що секретні служби Великобританії розсекретили їх тільки в 2012 році.

Слід зазначити, що Тьюрінг не був першим, хто зламав код Еніґми і придумав особливу машину для його автоматичної обробки – спершу, це вдалося польським математикам. Але їх апарат дешифрував тільки повідомлення сухопутних і повітряних військ. Вчений же зумів прочитати повідомлення і військово-морського флоту.

Якщо піхотинці для виставлення роторів Еніґми користувалися спеціальними картками, значення на яких змінювалися щомісяця, то моряки змінювали налаштування щоразу перед відправкою повідомлення, зашифровуючи їх. Тож виходить, Тьюрінгу вдалося зламати не один код, а два.

«Бомба» Тьюрінга мала десятки роторів, кожен з яких приблизно відповідав одній Еніґма. Для дешифрування німецьких шифрів стала в нагоді відома слабкість всіх військових і секретних служб всіх часів: безглузде засекречування того, що взагалі не потребує таємності. Шифром Еніґми, наприклад, передавали і метеозведення, тексти яких для тих чи інших реґіонів також передавалися цивільними службами у відкритому радіоефірі. Так вдалося отримати частину секретних повідомлень. Потім «Бомба Тьюрінга» шляхом підбору намагалася знайти шматки з метеозведеннями в радіоперехопленні Еніґми, і, коли це вдавалося, фіксувала положення роторів, при яких з «каші символів» виходило те саме метеозведення. Знаючи положення роторів, було легко прочитати і невідомі частини повідомлень.

Тьюринг смог. Как взломали немецкий код Enigma во время Второй ...
Британська «Бомба»

Суперкомп’ютер обробляв тисячі німецьких кодувань, які перехоплювали британські радіоприймачі. В цьому гігантському обсязі інформації поступово стали виявлятися загальні закономірності роботи Еніґми – німецькі радисти виявилися небезгрішні. Зрештою, військові теж люди. Привітання, недбале кодування цифр, часто повторювані обривки тексту – всі ці відступи від протоколу шифрування строго враховувалися в Station X. Згодом було побудовано близько 200 дешифраторів за типом «Бомби», що могли зламувати до 3000 німецьких повідомлень щодня. Повністю розшифровані повідомлення перекладалися з німецької на англійську, а потім передавалися британській розвідці.

 До кінця війни вона впоралася з 2,5 мільйонами повідомлень, багато з яких дали союзникам життєво важливу інформацію щодо позицій та стратегії Німеччини. Передбачається, що ці дані відігравали важливу роль у ключових битвах.

Можливо, винахід Алана Тьюрінга дозволив скоротити війну на два роки.

До 1942 року науковий колектив «Ультра» зміг досить серйозно просунутися до мети, але траплялися регулярні провали: позначалися постійні ускладнення Еніґми і зміни алгоритмів роботи.

Таким чином, з весни 1940 року англійці успішно читали майже всі німецькі радіоповідомлення. Це дало їм неоціненний інструмент ведення війни. Глава програми «Ультра», що використовувала ці перехоплення вказував, як це виглядало на практиці. Коли Роммель в Північній Африці готував потайний удар на одному фланзі, англійці збирали свої сили на протилежному – і починали там наступ якраз напередодні німецького, завдаючи удару найслабшому німецькому флангу у найвідповідальніший момент. Так само велася війна союзниками у Франції та Італії. Коли групи німецьких підводних човнів обмінювалися між собою даними про те, де вони шукають конвої союзників, ті тут же відхиляли маршрути своїх конвоїв до тих ділянок Атлантики, де німецьких підводних човнів не було.

Bletchley Park on Twitter: "Who were the Codebreakers? Nearly ...
Співробітники Блечлі-Парку за роботою

По суті, англійці і американці були зрячими, які провадили війну проти сліпих, адже німці союзні радіоповідомлення зламати не могли. Наприклад, 1944 року англійці точно знали, що німці чекають висадки союзників у Па-де-Кале – і тому висадилися у Нормандії, де їх не чекали.

Величезну допомогу вченим надав британський корабель, який захопив німецький підводний човен U-559, на борту якого виявився цілий і неушкоджений екземпляр «Енігми» з повним комплектом документації та набором шифрів. Про вклад програми дешифрування «Енігми» вичерпно сказав прем’єр-міністр Великобританії Уїнстон Черчілль: «Саме завдяки «Ультра» ми виграли війну».

СРСР

Відомо те, що на самому початку військових дій проти СРСР, 1940 року, в руках радянських військових опинилися кілька примірників Еніґм, але розшифрувати німецькі повідомлення не змогли (не дивлячись на створений в 1921 році спецвідділ з кодування, що мав значний досвід). Так само, ще до початку війни, багато країн намагалися «зламати» механізм, але вперше успіхів досягли тільки 1932 року поляки під керівництвом математика Маріана Реєвського.

Підсумки

Підсумовуючи сказане про Еніґму, можна виділити декілька основних причин, що зумовили успіх англійських дешифрувальників.

По-перше, протягом Другої світової війни німці, в основному, використовували єдину шифрувальну машину. Це означало, що англійці могли зосередити свої зусилля на одному, головному напрямку. Звідси також випливає, що англійські дешифрувальники мали величезний обсяг шифрувань противника, що, без сумніву, полегшувало їм роботу над зламом Еніґми.

По-друге, англійцям була відома схема Еніґми. Ця шифрувальна машина надійшла у вільний продаж ще в середині 20-х років. І хоча згодом була неодноразово модифікована з метою підвищення стійкості до зламу, і навіть не зважаючи на те, що різні військові відомства і спецслужби Німеччини оснащувалися різними модифікаціями Еніґми, англійці завжди встигали вчасно зрозуміти як її схему в різних модифікаціях, так і про процедури шифрування повідомлень, які застосовувались німцями.

По-третє, через власну необачність німці часто сприяли успішному вирішенню завдань, що стояли перед англійськими дешифрувальниками.

По-четверте, для дешифрувальної роботи англійцям вдалося залучити найбільш здібних та інтелектуальних людей. При цьому кваліфіковані кадри були сконцентровані в одному місці – в дешифровальному центрі у  Блетчлі-Парку.

По-п’яте, для автоматизації та прискорення дешифровальної роботи англійці активно застосовували електромеханічні пристрої, що дозволяло значно підвищити швидкість підбору ключових установок для Еніґми.

Автор: Маргарита Харенко

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Tagged , , .

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *