Погоня за "Энигмой". Как был взломан немецкий шифр

Лайнер Лев

Самый правый диск «Энигмы» поворачивался на 1/26 часть своего полного оборота каждый раз, когда оператор нажимал клавишу на клавиатуре. А значит, в результате двойного нажатия на одну и ту же клавишу путь, который электрический ток проделывал внутри «Энигмы», был различным. Соответственно менялась и лампочка, которая загоралась на световой панели «Энигмы».

Любой из трех дисков «Энигмы» мог быть установлен в крайнюю правую позицию, посередине или в крайнюю левую позицию. О порядке расположения дисков «Энигмы», равно как и о соединениях на ее коммутационной панели, французов регулярно информировал Шмидт.

Еще одним важным составным элементом «Энигмы», положение которого требовалось задать для правильного зашифрования и расшифрования сообщений, являлось

кольцо, установленное по внешнему периметру каждого диска. На кольцо были нанесены буквы латинского алфавита, и его можно было вращать вокруг оси диска. Положение кольца фиксировалось на диске с помощью специальной защелки и однозначно определялось буквой, находящейся на кольце напротив защелки. Эти буквы (по одной для каждого диска) были видны сквозь прорези на лицевой панели «Энигмы» и использовались отправителем шифрованного сообщения, чтобы задать исходное угловое положение, в которое получатель сообщения должен был установить диски своего экземпляра «Энигмы», чтобы правильно его расшифровать.

У колец было еще одно назначение. На каждом кольце имелся зубчик, который, после того как диск занимал определенное положение, заставлял поворачиваться ровно на одну позицию следующий диск «Энигмы», расположенный левее. Это положение было различным для каждого из трех дисков. Путем несложных вычислений можно убедиться, что исходное угловое положение, в которое были установлены диски «Энигмы», воспроизводилось вновь после примерно 17 тысяч нажатий клавиш на клавиатуре.

Режевский понимал, что для чтения немецких шифровок ему необходимо обзавестись точной копией «Энигмы». А чтобы ее изготовить, он должен выяснить, как контактные иголки и пластины соединены между собой внутри каждого из трех дисков. В декабре 1932 года Режевский, используя данные, полученные от Шмидта, вывел сложную алгебраическую формулу, позволявшую вычислить эти соединения для первого и второго дисков «Энигмы».

Однако при работе над формулой он допустил ошибку. Дело в том, что помимо трех вращающихся дисков в «Энигме» был еще один неподвижный диск. Режевский предположил, что этот четвертый диск устроен точно так же, как и такой же диск в коммерческой модификации «Энигмы». Предположение было неверным. В отличие от коммерческой модификации, в «Энигме», которую использовали немецкие военные, четвертый диск никак не влиял на направление движения электрического тока. И только когда Режевский осознал допущенную им ошибку, он смог совершенно точно определить соединения внутри первого и второго дисков «Энигмы».

Что же касается третьего диска и рефлектора, то их внутренние соединения Режевский сумел вычислить, используя пример, найденный им в руководстве по использованию «Энигмы», которое французам передал Шмидт. В этом примере был приведен текст сообщения на немецком языке и соответствующий ему шифрованный текст, полученный с помощью указанных в примере ключевых установок.

После того как Режевский восстановил внутренние соединения всех дисков и рефлектора, Палльтх и его коллеги в фирме «АВА» приступили к изготовлению точной копии «Энигмы». Из соображений секретности часть этого процесса происходила в здании польского Генерального штаба. Однако наиболее шумные операции все равно пришлось производить в помещениях, принадлежавших фирме «АВА». Работа велась там в неурочные часы и с привлечением только особо доверенных служащих.

Еще в конце 1930 года Палльтх и Данилевич, инженеры из «АВА», которые годом раньше были привлечены к обследованию экземпляра «Энигмы», случайно попавшего в руки поляков, изготовили прототип «Энигмы». Это был именно прототип, поскольку соединения внутри дисков им были неизвестны. Однако прототип содержал все необходимые элементы, чтобы превратить его в полноценную «Энигму», когда эти соединения станут известны. Для изготовления прототипа потребовалось всего полгода.

Как только точная копия «Энигмы» была готова, Режевский, Розицкий и Зыгальский попытались прочесть перехваченные немецкие шифровки. И снова их невольными помощниками в этом трудном деле стали сами немцы. Согласно

инструкции, оператор «Энигмы» должен был сначала дважды зашифровать так называемый разовый ключ (угловое положение дисков «Энигмы» в момент шифрования первой буквы сообщения) и поместить полученный результат в начало шифровки. Однако любой, кто хоть сколько-нибудь разбирается в шифрах, знает, что повторы в тексте шифруемого сообщения допускаются только в том случае, если обойтись без них совершенно невозможно. Иначе эти повторы могут быть замечены противником и использованы для чтения шифровок.

При шифровании сообщений немецкий оператор «Энигмы» проделывал следующую процедуру. Предположим, что порядок следования дисков и соединения на коммутационной панели «Энигмы» и у получателя, и у отправителя шифрованного сообщения были одинаковыми. Отправитель шифровки придумывал, в какое угловое положение поставить диски. Допустим, это было BYS. Он устанавливал диски в другое угловое положение (скажем, XYZ), взятое из календарного списка суточных ключей, который заблаговременно рассылался по всем узлам связи, и дважды набирал на клавиатуре BYS. Затем отправитель сообщения считывал со световой панели две шифрованные версии BYS (пусть это будет ABS OVR). Данные шесть букв назывались индикатором, поскольку служили для того, чтобы получатель сообщения мог узнать, какой разовый ключ использовался при шифровании. И наконец отправитель сообщения устанавливал диски в положение BYS, шифровал сообщение и посылал по радио кодом Морзе.

Прежде чем приступить к расшифрованию пришедшего сообщения, его получатель устанавливал диски своего экземпляра «Энигмы» в угловое положение, определяемое календарным списком суточных ключей (XYZ). После этого дважды набирал на клавиатуре индикатор (ABS OVR) и получал два раза повторенный разовый ключ (BYS BYS). Установив диски в угловое положение, задаваемое разовым ключом, получатель шифровки мог приступать к ее расшифрованию.

Требование шифровать разовый ключ дважды оказалось самым уязвимым местом «Энигмы» и позволило читать немецкие шифровки в 30-е годы и в начале 40-х годов. Режевский, Зыгальский и Розицкий разработали так называемый характеристический метод взлома «Энигмы», который основывался на том, что во всех немецких шифровках, перехваченных за сутки, первые шесть букв были зашифрованы с использованием одного и того же суточного ключа.

15 сентября 1938 года немцы внесли существенное изменение в процедуру шифрования сообщений с помощью «Энигмы». Отныне, вместо того чтобы устанавливать диски в соответствии с календарным списком суточных ключей, немецким операторам связи предлагалось самим выбирать исходное угловое положение дисков и в незашифрованном виде доводить до сведения получателя сообщения. В результате характеристический метод оказался неприменим. Однако в ответ поляки придумали два новых метода, которым впоследствии суждено было сыграть весьма существенную роль при взломе «Энигмы». Это были перфокарты и «Бомба».

После войны никто из польских криптоаналитиков так и не смог вспомнить, почему несколько соединенных вместе «Энигм» назвали «Бомбой». По одной из версий, Режевский, Зыгальский и Розицкий, когда их осенила эта идея, сидели в кафе и ели фирменное мороженое под названием «Бомба». По другой версии, в изобретенном ими устройстве весьма своеобразным датчиком служили несколько небольших грузил, которые, подобно бомбе, падали вниз, когда вскрывались искомые ключевые установки для «Энигмы». Первая «Бомба» была изготовлена в ноябре 1938 года и состояла из шести «Энигм» — по одной для каждого варианта расположения дисков в «Энигме». Чтобы определить порядок следования дисков в «Энигме», требовалось не более двух часов работы «Бомбы». К этому времени производительность «Бомбы» стала решающим фактором, который обеспечил полякам успех в работе над взломом «Энигмы». Если в начале 1933 года, когда Режевский сумел восстановить внутренние соединения всех дисков и рефлектора «Энигмы», немцы меняли порядок следования дисков каждые три месяца, то в 1936 году это уже делалось сначала ежемесячно, а потом и ежедневно.