Книга шифров. Тайная история шифров и их расшифровки
Шрифт:
Рис. 49 Петля в крибе может быть представлена как контур электрической цепи. Три «Энигмы» устанавливаются идентично, за исключением того, что у второй машины шифратор повернут на один шаг вперед (положение S+1), а у третьей машины шифратор повернут вперед еще на два шага (положение S+3). Выход каждой «Энигмы» подсоединен ко входу следующей. Три группы шифраторов синхронно вращаются, пощелкивая, пока цепь не замкнется и не загорится лампочка. На приведенном рисунке цепь замкнута, что соответствует искомой установке.
Остались нерешенными только две проблемы. Во-первых, может оказаться так, что на всех трех машинах расположение шифраторов будет неверным, поскольку «Энигма» работает с любыми тремя из имеющихся пяти шифраторов, установленных в любом порядке, что дает шестьдесят возможных способов их расположения. Поэтому если все 17 576 ориентации проверены, а лампочка не загорелась, то следует установить другое из шестидесяти возможных расположений шифраторов и повторять эту операцию до тех пор, пока цепь не окажется замкнутой. Или же у криптоаналитика должно быть шестьдесят комплектов «Энигм» с тремя шифраторами, работающих параллельно.
Вторая задача заключается в том, чтобы после того, как будут определены расположение шифраторов и их ориентация, найти расположение кабелей на штепсельной коммутационной панели. А это уже сравнительно несложно. Установив на «Энигме» требуемое расположение и ориентацию шифраторов, криптоаналитик вводит шифртекст и смотрит на получающийся открытый текст. Если в результате получается tewwer, а не wetter, то ясно, что кабели на штепсельной коммутационной панели должны располагаться таким образом, чтобы осуществлялась перестановка букв w и t. Ввод других отрывков шифртекста позволит определить расположение всех кабелей на штепсельной коммутационной панели.
Только лишь Тьюринг с его исключительным знанием математических машин смог предложить такое сочетание криба, петель и электрически связанных машин. Его воображаемые машины Тьюринга были предназначены для того, чтобы получить ответ на эзотерические вопросы о математической неразрешимости, но благодаря этому чисто академическому исследованию его ум оказался способен спроектировать реально существующую машину для решения вполне практических задач криптоанализа.
В Блечли смогли найти 100 000 фунтов стерлингов, чтобы претворить идею Тьюринга в работающие устройства, которые окрестили «бомбами», поскольку по принципу действия они напоминали «бомбу» Реевского. Каждая из «бомб» Тьюринга состояла из двенадцати электрически связанных шифраторов «Энигма», и могла тем самым справиться с гораздо более длинными петлями букв. В полностью собранном состоянии устройство составляло два метра в высоту, два метра в длину и один метр в ширину. Тьюринг завершил разработку конструкции в начале 1940 года, а заказ на изготовление машины был передан на завод счетно-аналитических машин в Летчворте.
В ожидании, пока доставят «бомбы», Тьюринг продолжал свою ежедневную работу в Блечли. Новости о его победе быстро распространились среди других ведущих криптоаналитиков, которые признали, что он оказался исключительно одаренным дешифровальщиком. По словам Питера Хилтона, его коллеги по работе в Блечли: «Алан Тьюринг был, несомненно, гением, но гением доступным и доброжелательным. Он всегда был готов потратить время и силы, чтобы объяснить свои идеи, однако узким специалистом он не был, — его гибкое мышление охватывало обширную область точных наук».
Впрочем, за пределами Блечли-Парка никто не знал о замечательном достижении Тьюринга, поскольку в правительственной школе кодов и шифров все носило на себе печать высшей формы секретности. К примеру, его родители даже и не подозревали, что Алан был дешифровальщиком, не говоря уже о том, что он был одним из ведущих криптоаналитиков Британии. Как-то раз он сказал своей матери, что его привлекли к военным исследованиям, но в подробности не вдавался. Мать только огорчилась, что это никак не отразилось на ее неряшливо выглядевшем сыне и его прическа не стала более приличной. Хотя руководство в Блечли осуществлялось военными, им пришлось смириться с неряшливостью и экстравагантностью этих «ученых профессоров». Тьюринг редко утруждал себя бритьем, под ногтями у него вечно забиралась грязь, одежда помята. Терпимы ли были военные также и к его гомосексуальности, остается неизвестным. Джек Гуд, ветеран Блечли, заметил: «К счастью, власти не знали, что Тьюринг был гомосексуалистом. В противном случае мы могли бы проиграть войну».
Первый опытный образец «бомбы», который был наречен «Победа», прибыл в Блечли 14 марта 1940 года. Машину сразу же запустили, но первые результаты оказались неудовлетворительными. Она работала гораздо медленнее, чем ожидалось; чтобы отыскать ключ, у нее уходило до недели времени. Объединенными усилиями эффективность «бомб» повысили, и несколькими неделями позже была представлена модифицированная конструкция. Потребовалось еще четыре месяца, чтобы построить усовершенствованную «бомбу». А тем временем криптоаналитикам пришлось столкнуться с той бедой, которую они ожидали. 1 мая 1940 года немцы изменили свой протокол обмена ключами. Они больше не повторяли разовый ключ, и в результате число успешно дешифрованных сообщений резко упало. Информация перестала поступать, и так длилось вплоть до 8 августа, когда прибыла новая «бомба». Эта машина, названная «Agnus Dei», или для краткости «Agnes»[20], должна была удовлетворить всем ожиданиям Тьюринга.
В течение восемнадцати месяцев было изготовлено и запущено в работу еще пятнадцать «бомб», которые исследовали крибы, проверяли установки шифраторов и отыскивали ключи; при этом каждая стучала словно миллион вязальных спиц. Если все шло нормально, «бомба» могла найти ключ «Энигмы» в течение часа. После того, как определены расположение кабелей на штепсельной коммутационной панели и установки шифраторов (разовый ключ) для отдельного сообщения, установить ключ текущего дня не составляет труда. Вслед за этим могут быть дешифрованы и все другие сообщения, отправленные в этот день.
Даже притом, что «бомбы» явились исключительно важным достижением в криптоанализе, дешифрование не превратилось в формальный процесс. Предстояло преодолеть множество препятствий, прежде чем «бомбы» смогли хотя бы приступить к поиску ключа. Так, чтобы привести «бомбу» в действие, вначале понадобится криб. Старшие дешифровальщики выдавали крибы операторам «бомб», но не было никакой гарантии, что дешифровальщики угадали верный смысл шифртекста. И даже при наличии правильного криба, он мог оказаться не на том месте — криптоаналитики смогли догадаться, что зашифрованное сообщение содержит определенную фразу, но сопоставили эту фразу не с тем отрывком шифртекста. Существовал, однако, способ, чтобы проверить, в нужном ли месте находился криб.
Криптоаналитик уверен, что в нижеприведенном крибе открытый текст правилен, но сомневается, правильно ли он сопоставил его соответствующим буквам в шифртексте.
Одна из особенностей «Энигмы» заключалась в том, что она не могла зашифровывать букву саму в себя, что явилось следствием использования отражателя. Буква а никогда не сможет быть зашифрована как А, буква b никогда не сможет быть зашифрована как В и так далее. Поэтому указанный выше криб следует сдвинуть, поскольку первое е в wetter совпадает с Е в шифртексте. Чтобы найти нужное выравнивание, мы просто передвигаем открытый текст и шифртекст друг относительно друга до тех пор, пока все буквы в парах букв открытого и шифртекста не станут различными. Если мы сдвинем открытый текст на одну позицию влево, совпадение по-прежнему присутствует, ибо в этом случае первая s в sechs совпадет с S в шифртексте. Однако если мы сдвинем открытый текст на одну позицию вправо, то здесь недопустимых совпадений уже нет.