Jak byly prolomeny šifrovací kódy hitlerovského Německa. Co je Enigma? Enigma šifrovací stroj, který vyřešil Turingův kód

Alan se mohl narodit v Indii: jeho otec Julius pracoval v indické státní službě a rodina právě žila v Indii, když Ethel Sarah otěhotněla. Pár se ale rozhodl, že pro dítě je lepší narodit se v Londýně. Alan to udělal.

Od narození byl Alan, jak se říká, zvláštní dítě a zároveň génius. Podle některých verzí se naučil číst za pouhé tři týdny a v sedmi letech chtěl Alan nasbírat med od divokých včel během pikniku. K tomu spočítal dráhy letu hmyzu mezi vřesy a našel tak úl.

V šesti letech šel Alan Turing do školy a ve 13 se stal studentem slavné soukromé školy Sherborne. Je zvláštní, že v Sherborne byly humanitní vědy mnohem více ceněny, ale Alanova vášeň pro matematiku nebyla podporována. Ředitel školy napsal rodičům:

„Doufám, že se nebude snažit sedět na dvou židlích najednou. Pokud má v úmyslu zůstat na soukromé škole, musí se snažit získat „vzdělání“. Pokud má být výhradně „vědeckým specialistou“, pak je pro něj soukromá škola ztrátou času.

Tam, v Sherborne, Alan potkal někoho, kdo se stal jeho blízkým přítelem a možná i jeho první láskou, Christopherem Marcomem. Naneštěstí mladý muž zemřel na komplikace způsobené bovinní tuberkulózou, takže Alana propadala zoufalství. Právě tato smrt donutila Turinga opustit své náboženské názory a udělala z něj ateistu.

"Jsem si jistý, že už nikdy nepotkám tak nadaného společníka a zároveň tak okouzlujícího," napsal Alan Marcomově matce. „Sdílel jsem s ním svůj zájem o astronomii (do které mě zasvětil) a on pro mě udělal totéž... Vím, že do své práce musím vložit tolik energie, ne-li tolik zájmu, kolik bych chtěl kdybych měl, je naživu, to by si přál."

Korespondence s matkou jeho přítele pokračovala ještě mnoho let po Morcomově smrti a všechny dopisy byly plné něžných vzpomínek na Christophera.

Alan nastoupil na King's College v Cambridge, kde už jeho talent byl brán vážně. Tam přišel s myšlenkou univerzálního stroje – byla to stále abstraktní myšlenka, ze které se později zrodil koncept počítače. Alan studoval matematiku a kryptografii.

Bletchley Park, Dilly Girls a Turingova bomba

Bletchley Park se také nazýval „Station X“ nebo jednoduše „BP“ - bylo to velké sídlo v centru Anglie, které bylo během druhé světové války využíváno pro potřeby hlavního kryptografického oddělení Británie. Asa Briggs, válečný historik a lamač kódů, řekl: „V Bletchley bylo potřeba výjimečného talentu, bylo zapotřebí génia. Turing byl ten génius."

Jako každý génius byl zvláštní. Kolegové mu říkali krátkou přezdívkou Prof.

Historik Ronald Levin píše, že Jack Goode, kryptoanalytik, který spolupracoval s Turingem, mluvil o Alanovi takto:

„Každý rok v prvním červnovém týdnu dostal ošklivý záchvat senné rýmy a do práce jezdil na kole s plynovou maskou, aby se chránil před pylem. Jeho kolo bylo rozbité, řetěz mu v pravidelných intervalech odpadával. Místo toho, aby to napravil, spočítal počet otáček pedálu, při kterých se uvolnil řetěz, sesedl z kola a ručně ho seřídil. Jindy přivázal svůj hrnek řetězem k trubkám chladiče, aby zabránil jeho krádeži.“

Protože britští muži byli ve válce, většinu zaměstnanců Bletchley tvořily ženy. Kryptografové pracovali dlouhé hodiny na dekódování zachycených zpráv.

„V roce 1939 byla práce lamače kódů, ačkoli vyžadovala zručnost, nudná a monotónní,“ říká Andrew Hodges v The Universe of Alana Turinga. „Nicméně šifrování bylo nedílnou vlastností rádiové komunikace. Ten byl použit ve válce ve vzduchu, na moři i na souši a rádiová zpráva pro jednoho byla dostupná všem, takže zprávy musely být změněny k nepoznání. Nebyli jen „tajní“, jako ti špióni nebo pašeráci, ale tajný byl celý komunikační systém. To znamenalo chyby, omezení a hodiny práce na každé zprávě. Nebylo však na výběr.“

Jedním z nejznámějších týmů byla skupina žen s názvem Dilly Girls. Pracovali pod vedením kryptoanalytika Dilwina Knoxe. Byly to tyto ženy, které rozluštily slavný kód Enigmy a Turing pracoval na vytvoření kryptoanalytického stroje. Jednou z „Dilly girls“ byla Joan Clarke.

Joan Clarková

Turing se neuvěřitelně sblížil s Joan, spíše rezervovanou dívkou. Pracovala na dešifrování námořních kódů v reálném čase, což byla jedna z nejvíce stresujících prací v Bletchley.

„Strávili jsme spolu čas,“ vzpomínala v roce 1992 v rozhovoru pro BBC Horizon. "Šli jsme do kina, ale bylo pro mě velkým překvapením, když řekl: "Budeš souhlasit, že si mě vezmeš?" Překvapilo mě to, ale ani na vteřinu jsem o tom nepochyboval, odpověděl jsem "ano" a klekl si před mou židli a políbil mě, i když jsme neměli žádný fyzický kontakt. Druhý den jsme šli po obědě na procházku. A pak řekl, že má homosexuální sklony. Přirozeně mě to trochu znepokojovalo - věděl jsem jistě, že to bude navždy."

Turing o několik měsíců později zasnoubení zrušil, ale i přes to zůstali blízkými přáteli.

Graham Moore, scenárista The Imitation Game, věří, že to byla jejich podivnost, která Alana a Joan svedla dohromady: „Oba byli vyvrženci a to bylo něco, co měli společného, ​​viděli věci jinak.“

Hrubá obscénnost

V prosinci 1951 se 39letý Turing setkal s Arnoldem Murrayem. Bylo mu 19. Nezaměstnaný pohledný mladý muž, hubený, s velkýma modrýma očima a blond vlasy. Alan pozval Arnolda do restaurace. Po nějaké době se znovu viděli a strávili spolu noc.

Přestože se Alan pokusil nabídnout Arnoldovi peníze, řekl, že nechce, aby se s ním zacházelo jako s prostitutkou. Několikrát si od Turinga "půjčil" peníze a po čase někdo vykradl Alanův dům.

Arnold se přiznal svému milenci, že to udělal jeho přítel. Alan nahlásil loupež policii, ale byl nucen přiznat svou homosexualitu.

Alan byl přesvědčen, že parlament brzy legalizuje homosexuální vztahy.

Arnold a Alan stanuli u soudu. Byli obviněni z „hrubé neslušnosti“ a oba byli shledáni vinnými. Arnold dostal podmínečné propuštění a Alan dostal na výběr: vězení nebo léčba homosexuality pomocí hormonů.

Turing napsal svému příteli Philipu Hallovi: „Dostávám podmíněný trest na rok a musím se na stejnou dobu podrobit léčbě. Drogy mají snížit sexuální touhu, dokud to trvá... Psychiatři se zřejmě rozhodli, že nemá smysl se zapojovat do psychoterapie.“

A také řekl: "Nepochybně z toho všeho vzejde další člověk, ale nevím, kdo přesně."

Otrávené jablko

8. června 1954 ho Turingova hospodyně našla mrtvého ve svém pokoji. Vedle něj leželo okousané jablko, které se s největší pravděpodobností stalo příčinou smrti. Alan měl velmi rád Disneyho Sněhurku. Podle životopisců Hodgese a Davida Leavittových měl „obzvláště akutní potěšení ze scény, kde Zlá královna ponoří své jablko do jedovatého nápoje“.

S největší pravděpodobností Alan otrávil jablko kyanidem a snědl ho.

V srpnu 2009 sepsal britský počítačový programátor John Graham-Cumming petici vyzývající britskou vládu, aby se omluvila za pronásledování Turinga za jeho homosexualitu. Shromáždilo více než 30 000 podpisů a premiér Gordon Brown vydal prohlášení o omluvě:

"Tisíce lidí požadovaly spravedlnost pro Alana Turinga a požadovaly, aby se s ním zacházelo otřesně." S Turingem se zacházelo podle tehdejšího zákona a čas vrátit nemůžeme, to, co mu udělali, bylo samozřejmě nespravedlivé. Já i my všichni hluboce litujeme toho, co se mu stalo. Jménem britské vlády a všech, kteří žijí svobodně díky Alanově práci, říkám: Odpusťte nám, zasloužíte si něco lepšího.

Foto: Getty Images, REX

Historie nejslavnějšího elektrického rotačního šifrovacího stroje Enigma začíná v roce 1917 patentem, který získal Holanďan Hugo Koch. V následujícím roce patent koupil Arthur Scherbius, který zahájil komerční činnost prodejem kopií stroje jak jednotlivcům, tak německé armádě a námořnictvu.

Německá armáda pokračuje ve vylepšování Enigmy. Bez zohlednění úpravy polohy kroužků (německy Ringstellung) byl počet různých klíčů 1016. Na přelomu 20. a 30. let 20. století, navzdory údajům o voze, které předal německý aristokrat Hans Thilo-Schmidt, dostupné kopie komerčních verzí, britská a francouzská rozvědka nezačala přebírat úkol kryptoanalýzy. V té době už pravděpodobně věřili, že šifra je neprolomitelná. Skupina tří polských matematiků si to však nemyslela a až do roku 1939 pracovala na „boji“ s Enigmou a dokonce uměla číst mnoho zpráv zašifrovaných pomocí Enigmy (ve verzi před změnami šifrovacího protokolu z prosince 1938). Mezi výsledky předané britské zpravodajské službě před německým převzetím Polska byly živé kopie Enigmy a elektromechanický stroj nazvaný Bomba, který se skládal ze šesti párových Enigm a pomáhal při dešifrování (prototyp pozdější Bombe Alana Turinga). unikátní techniky kryptoanalýzy.

1. Co je to šifrovací stroj Enigma?

Šifrovací stroj Enigma byl přenosný šifrovací stroj používaný k šifrování a dešifrování tajných zpráv. Přesněji Enigma je celá rodina elektromechanických rotačních strojů, které se používají od 20. let 20. století.

Enigma byla používána pro komerční účely, stejně jako vojenské a veřejné služby v mnoha zemích světa, ale nejvíce se rozšířil v nacistickém Německu za druhé světové války. Právě německý vojenský model je nejčastěji předmětem debat.

2. Hackerská práce.

Hackerská práce byla organizována v Bletchley Parku, dnes jednom ze zdrojů národní hrdosti ve Velké Británii. V době největšího rozkvětu zaměstnávalo středisko Station X 12 tisíc lidí, přesto se o něm Němci dozvěděli až na samém konci války. Zprávy dešifrované centrem byly klasifikovány jako „Ultra“ – vyšší než dříve používané „Přísně tajné“ (podle jedné verze odtud pochází název celé britské operace – „Operace Ultra“). Britové přijali zvýšená bezpečnostní opatření, aby zabránili Německu uhodnout, že kód byl prolomený. Zarážející epizodou je případ bombardování Coventry ze 14. února 1940, o kterém díky přepisu rozkazu věděl předem britský premiér Winston Churchill. Churchill se však na základě názoru analytiků na možnost, že Německo bude hádat o operaci Ultra, rozhodl nepřijmout opatření na ochranu města a evakuovat obyvatele.

3. "Enigma", tedy "Hádanka"!

Za druhé světové války probíhaly zarputilé boje nejen na frontách téměř celého světa. Neméně tvrdošíjně se proti sobě postavily šifrovací služby.

Berlínský inženýr Arthur Scherbius pojmenoval první automatický šifrovací stroj v historii kryptografie, který vynalezl, řeckým slovem „Enigma“, tedy „Riddle“. Navzdory tak hlasitému jménu se s ním dalo pracovat docela jednoduše: text byl napsán na klávesnici a šifrován zcela automaticky. Na přijímací straně stačilo nastavit vaši Enigmu do podobného režimu a kodogram byl také automaticky dešifrován.

Ale aby bylo možné vyřešit „rébus“ při dešifrování zpráv, musel nepřítel znát systém nahrazení konfiguračních možností a jejich střídání bylo nepředvídatelné. Skutečně neocenitelnou výhodou tohoto stroje byla schopnost přijímat a vysílat provozní informace v reálném čase. Zároveň byly zcela eliminovány ztráty spojené s používáním signálních tabulek, šifrovacích podložek, transkódovacích logů a dalších kryptografických komponent, které vyžadují dlouhé hodiny usilovné práce a jsou spojeny s téměř nevyhnutelnými chybami.

4. Efektivita a spolehlivost Enigmy

Efektivitu a spolehlivost Enigmy ocenil německý generální štáb: koncem 20. a začátkem 30. let 20. století byla přijata pro vybavení všech typů německých ozbrojených sil. Zhruba ve stejnou dobu se však polské rozvědce podařilo získat pět takových zařízení s pulzními ladícími sadami. Po jednom stroji dali Britům a Francouzům, ale na začátku druhé světové války Němci kompletně přestavěli konfigurační systém a spojenci byli bezmocní při dešifrování záchytů.

Ani Francouzi, ani Poláci nemohli z Enigmy těžit, ale výtisk, který se dostal k Britům, dostal Sir Alistair Dennison, vedoucí Státní kódovací a šifrovací školy (GSCSH), která se nacházela v obrovském zámku Bletchley Park 50 mil daleko od Londýna. Pracovalo tam několik tisíc zaměstnanců a právě zde byla vymyšlena a provedena operace Ultra, jejímž cílem bylo rozluštit materiály Enigmy, které v hojném množství dodávala rádiová odposlouchávací služba.

Díky mladým a talentovaným analytikům - absolventům Cambridge a Oxfordu - byla při operaci použita nejmodernější technologie. Počítačové inženýrství. Její účastníci posvátně tajili metody své práce nejen za války, ale i dalších 30 let. Dešifrovací materiály obdrželi pouze náčelníci zpravodajských služeb ozbrojených sil a šéf zpravodajské služby sir Stuart Menzies. Jiným orgánům byly zaslány pouze příkazy založené na informacích obdržených během operace Ultra. Byly ale také sestaveny tak, aby Němci nemohli uhodnout, že byly získány z rozluštění materiálů Enigmy.

Někdy hrálo dekódování pouze vedlejší roli. Jednalo se o případy, kdy Němci nepoužívali rádiové spojení, posílali hlášení drátem, kurýrem, psy nebo holuby. To se stávalo často, protože více než polovina informací a rozkazů se za druhé světové války předávala podobným způsobem.

Bohužel, angličtí „chlapi z Bletchley“ nebyli schopni rozluštit všechny kódy. Například kód Triton, zavedený do německého námořnictva v roce 1942 a úspěšně fungující zhruba rok, se ukázal jako velmi tvrdý oříšek. I když to bylo objeveno ve škole generálního štábu, trvalo tak dlouho od zachycení k předání informací britským námořníkům, že informace ztratily veškerou hodnotu.

Ještě horší to bylo, když velitelé ignorovali přesné pokyny Ultra, pokud nepotvrdili své vlastní důvody. Polní maršál Montgomery, který byl včas varován před přítomností dvou německých tankových formací v Arnhemu, přesto nařídil opustit pluky 1. paradesantní divize právě v této oblasti, kde byly téměř zcela zničeny.

V Německu někdy hádali, že kódy byly porušeny. Takže v září 1942 Němci objevili schéma tras svých konvojů na britském torpédoborci. A možnosti pulzního ladění Enigmy byly okamžitě nahrazeny. Obecně by bylo hloupé považovat německé štábní důstojníky za laiky, pokud jde o kryptografii. Dobře věděli, že jakýkoli transpoziční kód je zranitelný. V Německu bylo šest organizací zapojených do kryptoanalýzy. Všichni byli docela kompetentní, ale jejich hlavní slabinou byla decentralizace, která vždy vyvolává rivalitu.

5. Kryptografie v Moskvě.

V Moskvě až do roku 1938 prováděla šifrovací a dešifrovací úkoly společná jednotka NKVD a vojenské rozvědky. Když se ale Berija stal lidovým komisařem, zatkl a popravil šéfa kryptografické služby NKVD Bokije a většinu jeho zaměstnanců. Od té doby se otázkami tajného psaní zabýval pouze generální štáb GRU.

V únoru 1941 bylo obnoveno šifrové oddělení NKVD s úkolem odhalovat diplomatickou korespondenci. Fyzická likvidace kvalifikovaných odborníků během represí samozřejmě nemohla ovlivnit efektivitu práce tohoto oddělení. Britové se však v tomto ohledu stále marně klamali. Moskva obdržela informace o GShKSh již v roce 1939 od Kim Philby, který byl poté požádán, aby tam pronikl. John Cairncross to dokázal v roce 1942. Vstoupil do služby v Bletchley Park a zásoboval Moskvu nejen obsahem dešifrování Enigmy, ale také originálními dokumenty.

Po Stalingradu Britové prudce omezili množství informací poskytovaných z Enigmy a aktivity Cairncrossu nabyly pro Rusy zvláštního významu. Je pravda, že 30. dubna 1943 byl na Churchillův osobní příkaz Kreml varován před přípravou velké německé operace u Kurska. Ale o tom už věděli od svých zpravodajských důstojníků, včetně Cairncrossu. Informoval o poloze leteckých základen jednotek Luftwaffe zaměřených na operace v operaci Citadela a dva měsíce před jejím zahájením na ně sovětské letectví zahájilo tři preventivní údery. Bylo zničeno 17 letišť, Němci ztratili asi 500 letadel. Ale jak se kontrola Londýna zvýšila a přenos informací se stal téměř nemožným, Cairncross opustil Bletchley Park.

Ale proč Moskva nerozluštila odposlechy rádia Enigma? O jeho existenci ostatně moc dobře věděli. Navíc měli několik docela provozuschopných takových zařízení. Dva byli zajati v roce 1941. Ještě tři - při likvidaci stalingradského kotle. A mezi válečnými zajatci bylo několik kódových operátorů, které mohli bezpečnostní důstojníci snadno donutit ke spolupráci, což se také stalo. Rozluštěny však byly pouze staré rozhlasové odposlechy. Faktem bylo, že již v lednu 1943 zavedli Němci do svých systémů pulzního ladění řadu dalších úrovní ochrany. Sovětští kryptologové nebyli schopni tyto nové produkty „rozdělit“ - ovlivnil je nedostatek nejnovější elektronické technologie.

6. Závěr

Po celou dobu aktivního používání Enigmy se různé vládní organizace v evropských zemích pokoušely „hacknout“ stroj, aby se ochránily před rostoucí hrozbou z Německa. Německo potřebovalo Enigmu k provedení rychlé a koordinované ofenzívy proti řadě zemí ve druhé světové válce. V předválečné době největší úspěch Polish Cipher Bureau a Marian Rejewski osobně dosáhli dešifrování zpráv Enigmy. Během druhé světové války převzalo vedení v kryptoanalýze Enigma britské zpravodajské centrum Station X, známé také jako Bletchley Park.

„Enigma“ (z řeckého αἴνιγμα – hádanka) je přenosný šifrovací stroj. Zpočátku sloužil ke komerčním účelům pro zachování tajemství obchodní korespondence, během 2. světové války zařízení využívalo německé velení.

Enigma šifrovací stroj. Foto: www.globallookpress.com

Jak Enigma zašifrovala kód?

Zařízení se skládalo z klávesnice a sady rotujících disků – rotorů. Během procesu šifrování zařízení změnilo některá písmena na jiná, například místo písmene „A“ bylo použito „T“ místo „B“ - „S“ atd. Kód mohl přečíst někdo, kdo znal k němu „klíč“. Enigma byla v podstatě dynamická Caesarova šifra.

Němci při kódování používali pouze 26 písmen a zprávy posílali ve skupinách po pěti znacích. Dlouhé zprávy byly rozděleny na části, z nichž každá používala svůj vlastní „klíč“.

Kdo vynalezl Enigmu?

Tento šifrovací stroj vynalezl v roce 1915 Američan Edward Hepburn. Zařízení bylo následně používáno po celém světě a bylo značně vylepšeno kryptografy Třetí říše.

Jak těžké to bylo dešifrovat kód"Hádanka"?

Třetí říše věřila, že Enigmu nelze prolomit, protože má 2x10 až 145. mocninu možností kódování.

Komu se podařilo rozluštit kód Enigmy?

Kód Enigma byl rozluštěn v roce 1939. Britský matematik Alan Turing, což umožnilo oficiálnímu Londýnu vědět předem o plánech Třetí říše. V roce 2014 byl v Rusku propuštěn film „The Imitation Game“, který je věnován této epizodě v historii.

* Caesarova šifra je typ substituční šifry, ve které je každý znak nahrazen znakem umístěným na určitém konstantním počtu pozic nalevo nebo napravo od něj v abecedě. Například v šifře s pravým posunem 3 by se písmeno A stalo G, B by bylo D atd. Šifra je pojmenována po Římský císař Gaius Julius Caesar, který jej používal pro tajnou korespondenci se svými vojenskými veliteli.

Téměř v kteroukoli roční dobu vypadá anglický venkov stejně: zelené louky, krávy, středověké domy a širé nebe - někdy šedé, jindy oslnivě modré. Právě přecházel z prvního režimu do vzácnějšího druhého režimu, když mě příměstský vlak hnal do stanice Bletchley. Je těžké si představit, že obklopené těmito malebnými kopci byly položeny základy informatiky a kryptografie. Nadcházející procházka nejzajímavějším muzeem však všechny možné pochybnosti rozptýlila.

Tak malebné místo si samozřejmě Britové nevybrali náhodou: nenápadné baráky se zelenými střechami, umístěné v odlehlé vesnici, byly právě tím, co bylo potřeba k ukrytí přísně tajného vojenského objektu, kde se neustále pracovalo na prolomení kódy zemí Osy. Bletchley Park možná zvenčí nevypadá působivě, ale práce, která zde byla vykonána, pomohla zvrátit vývoj války.

Krypto hacky

V době války lidé vstupovali do Bletchley Parku hlavní bránou předložením bezpečnostního průkazu, ale nyní si kupují vstupenku u vchodu. Zdržel jsem se tam trochu déle, abych si prohlédl přilehlý obchod se suvenýry a dočasnou expozici věnovanou prvoválečným zpravodajským technologiím (mimochodem také zajímavé téma). Ale to hlavní bylo teprve před námi.

Samotný Bletchley Park je asi dvacet dlouhých jednopatrových budov, které se v angličtině nazývají hut a v ruštině se obvykle překládají jako „dům“. Tiše jsem jim říkal „chýše“ a kombinoval jsem jednu s druhou. Kromě nich je zde sídlo (aka Mansion), kde pracovalo velení a byli přijímáni významní hosté, a také několik pomocných budov: bývalé stáje, garáž, obytné budovy pro personál.

Každý dům má své vlastní číslo a tato čísla mají historický význam, určitě je najdete v každém příběhu o Bletchley Parku. V šestém byly například přijímány zachycené zprávy, v osmém se zabývali kryptoanalýzou (pracoval tam Alan Turing), v jedenáctém byly počítače - „bomby“. Čtvrtý dům byl později přidělen pro práci na verzi Enigmy, která se používala v námořnictvu, sedmý - pro japonskou variaci na téma Enigma a další šifry, v pátém analyzovali přenosy zachycené v Itálii, Španělsku a Portugalsku, as stejně jako německé policejní šifrování. A tak dále.

Domy můžete navštívit v libovolném pořadí. Vybavení většiny z nich je velmi podobné: starý nábytek, staré věci, otrhané sešity, plakáty a mapy z druhé světové války. To vše tu samozřejmě osmdesát let neleželo: domy byly nejprve převedeny z jedné státní organizace do druhé, poté byly opuštěny a až v roce 2014 je restaurátoři pečlivě restaurovali, zachránili před demolicí a proměnili je v muzeum.

K tomu se, jak je v Anglii zvykem, přistupovalo nejen opatrně, ale také s fantazií: v mnoha místnostech se ze skrytých reproduktorů ozývají hlasy herců a zvuky, které vytvářejí dojem, že se kolem naplno pracuje. Vejdete dovnitř a v dálce slyšíte klapot psacího stroje, něčí kroky a vysílačku a pak „zaslechnete“ něčí animovaný rozhovor o nedávno zachyceném šifrování.

Skutečnou kuriozitou jsou ale projekce. Například tento muž, který jako by seděl u stolu, mě pozdravil a krátce mi řekl o místních zvycích.

Nejzajímavější byl samozřejmě pohled na stůl Alana Turinga. Jeho kancelář se nachází v domě osm a vypadá velmi skromně.

Na samotný Turingův výtvor – dešifrovací stroj Enigma – se můžete podívat v domě číslo 11 – na stejném místě, kde byl svého času sestaven úplně první model „bomby“.

Kryptologická bomba

Možná to pro vás bude novinka, ale Alan Turing nebyl první, kdo dešifroval Enigmu pomocí hrubé síly. Jeho práci předchází výzkum polského kryptografa Mariana Rejewského. Mimochodem, byl to on, kdo nazval dešifrovací stroj „bombou“.

Proč "bomba"? Existuje několik různých verzí. Například podle jednoho se tak údajně jmenovala Rejewskim a jeho kolegy milovaná odrůda zmrzliny, která se prodávala v kavárně nedaleko šifrovací kanceláře polského generálního štábu, a tento název si vypůjčili. Mnohem jednodušší vysvětlení je, že v polštině lze slovo "bomba" použít k vytvoření zvolání jako "heuréka!" No, velmi jednoduchá možnost: auto tikalo jako bomba.

Krátce před zajetím Polska Německem předali polští inženýři Britům veškerý vývoj související s dekódováním německých šifer, včetně nákresů „bomby“, a také pracovní kopie Enigmy – nikoli německého, ale polského klonu. , kterou se jim podařilo vyvinout ještě před invazí. Zbytek vývoje Poláků byl zničen, aby Hitlerova rozvědka nic netušila.

Problém byl v tom, že polská verze „bomby“ byla navržena pouze pro stroj Enigma I se třemi pevnými rotory. Ještě před začátkem války Němci představili vylepšené verze Enigmy, kde se rotory vyměňovaly každý den. Tím se polská verze stala zcela nepoužitelnou.

Pokud jste viděli The Imitation Game, je vám prostředí v Bletchley Parku už docela dobře známé. Režisér však neodolal a udělal několik odboček od skutečných historických událostí. Zejména Turing nevytvořil prototyp „bomby“ vlastníma rukama a nikdy jej nenazval „Christopher“.

Populární anglický herec Cryptocode Podbirac jako Alan Turing

Na základě polského stroje a teoretické práce Alana Turinga vytvořili inženýři z British Tabulating Machine Company „bomby“, které byly dodány do Bletchley Parku a dalších tajných zařízení. Na konci války bylo již 210 vozidel, ale s koncem nepřátelství byly všechny „bomby“ zničeny na příkaz Winstona Churchilla.

Proč britské úřady potřebovaly zničit tak nádherné datové centrum? Faktem je, že „bomba“ není univerzální počítač - je určena výhradně k dekódování zpráv šifrovaných Enigmou. Jakmile to přestalo být potřeba, staly se nepotřebné i stroje a jejich součásti bylo možné rozprodat.

Dalším důvodem mohla být předtucha, že Sovětský svaz nebude v budoucnu nejlepším přítelem Británie. Co kdyby SSSR (nebo kdekoli jinde) začal používat technologii podobnou Enigmě? Pak je lepší nikomu neukazovat schopnost rychle a automaticky prolomit jeho šifry.

Z válečných dob přežily pouze dvě "bomby" - byly přeneseny do GCHQ, britského vládního komunikačního centra (považujte to za moderní ekvivalent Bletchley Park). Říká se, že byly rozebrány v šedesátých letech. Ale GCHQ milostivě souhlasilo, že poskytne muzeu v Bletchley staré kresby „bomby“ – bohužel, ne v lepší stav a ne úplně. Přesto se je nadšencům podařilo obnovit a následně vytvořit několik rekonstrukcí. Nyní jsou v muzeu.

Je zajímavé, že za války trvala výroba první „bomby“ asi dvanáct měsíců, ale rekonstruátoři z BCS Computer Conservation Society od roku 1994 pracovali asi dvanáct let. Což samozřejmě není překvapivé, vzhledem k tomu, že kromě svých úspor a garáží neměli žádné zdroje.

Jak Enigma fungovala?

Takže „bomby“ byly použity k dešifrování zpráv, které byly získány po zašifrování pomocí Enigmy. Ale jak přesně to dělá? Samozřejmě nebudeme podrobně rozebírat jeho elektromechanický obvod, ale obecný princip Je zajímavé se o práci dozvědět. Alespoň pro mě bylo zajímavé naslouchat a zapisovat si tento příběh ze slov pracovnice muzea.

Design „bomby“ je do značné míry určen designem samotné Enigmy. Ve skutečnosti můžeme uvažovat, že „bomba“ je několik desítek „Enigmat“ poskládaných tak, aby vyřešily možná nastavení šifrovacího stroje.

Nejjednodušší Enigma je třírotorová. Byl široce používán Wehrmachtem a jeho konstrukce znamenala, že jej mohl používat průměrný voják, nikoli matematik nebo inženýr. Funguje to velmi jednoduše: pokud operátor stiskne řekněme P, pod jedním z písmen na panelu se rozsvítí kontrolka, například pod písmenem Q. Zbývá jen převést do morseovky a vyslat.

Důležitý bod: pokud znovu stisknete P, je velmi malá šance, že znovu dostanete Q. Protože pokaždé, když stisknete tlačítko, rotor se posune o jednu pozici a změní konfiguraci elektrické schéma. Taková šifra se nazývá polyalfabetická.

Podívejte se na tři rotory nahoře. Pokud například zadáte Q na klávesnici, pak bude Q nejprve nahrazeno Y, poté S, N, poté se odrazí (ukáže se K), třikrát se změní a výstup bude U. Q bude zakódováno jako U. Ale co když napíšu U? Ukázalo se, že Q! To znamená, že šifra je symetrická. To bylo velmi výhodné pro vojenské aplikace: pokud dvě místa měla Enigmy se stejným nastavením, mohly se mezi nimi volně přenášet zprávy.

Toto schéma má však velkou nevýhodu: při zadání písmene Q se kvůli odrazu na konci za žádných okolností nepodařilo získat Q. Němečtí inženýři o této vlastnosti věděli, ale nepřikládali jí velký význam, ale Britové našli příležitost využít toho. Jak se Britové dozvěděli o vnitřnostech Enigmy? Faktem je, že byl založen na zcela neutajeném vývoji. První patent na něj byl podán v roce 1919 a popisoval stroj pro banky a finanční instituce, který umožňoval výměnu šifrovaných zpráv. Byl prodán na volném trhu a britské rozvědce se podařilo zakoupit několik kopií. Mimochodem, na jejich příkladu byl vyroben britský šifrovací stroj Typex, ve kterém byla opravena výše popsaná vada.

Standardní Enigma měla tři rotory, ale celkem jste si mohli vybrat z pěti možností a každý z nich nainstalovat do libovolného slotu. To je přesně to, co se odráží ve druhém sloupci - čísla rotorů v pořadí, v jakém mají být instalovány ve stroji. Již v této fázi tedy bylo možné získat šedesát možností nastavení. Vedle každého rotoru je kroužek s písmeny abecedy (v některých verzích stroje - odpovídající čísla). Nastavení pro tyto prsteny jsou ve třetím sloupci. Nejširší sloupec je vynálezem německých kryptografů, který v původní Enigmě nebyl. Zde jsou nastavení, která se nastavují pomocí panelu zástrček spojením písmen ve dvojicích. To celé schéma zamotá a promění v obtížnou hádanku. Pokud se podíváte na spodní řádek naší tabulky (první den v měsíci), bude nastavení následující: rotory III, I a IV jsou umístěny ve stroji zleva doprava, kroužky vedle nich jsou nastaveny na 18, 24 a 15, a potom jsou písmena N připojena na panelu pomocí zástrček a P, J a V a tak dále. Vezmeme-li v úvahu všechny tyto faktory, existuje asi 107 458 687 327 300 000 000 000 možných kombinací – od Velkého třesku uplynulo více než sekund. Není divu, že Němci považovali toto auto za extrémně spolehlivé.

Existovalo mnoho variant Enigmy, konkrétně se na ponorkách používala varianta se čtyřmi rotory.

Hackování Enigmy

Prolomení kodexu jako obvykle umožnila nespolehlivost lidí, jejich chyby a předvídatelnost.

Manuál Enigmy říká, že je třeba vybrat tři z pěti rotorů. Každá ze tří horizontálních sekcí „bomby“ může kontrolovat jednu možnou polohu, to znamená, že jeden stroj může současně provozovat tři ze šedesáti možných kombinací. Ke kontrole všeho potřebujete buď dvacet „bomb“, nebo dvacet po sobě jdoucích kontrol.

Němci však udělali pro anglické kryptografy příjemné překvapení. Zavedli pravidlo, podle kterého by se stejná poloha rotorů neměla opakovat měsíc, respektive dva dny po sobě. Zní to, jako by to mělo zlepšit spolehlivost, ale ve skutečnosti to mělo opačný efekt. Ukázalo se, že do konce měsíce se počet kombinací, které bylo potřeba zkontrolovat, výrazně snížil.

Druhá věc, která pomohla při dešifrování, byla analýza provozu. Britové od začátku války poslouchali a nahrávali šifrované zprávy z Hitlerovy armády. V té době se nemluvilo o dešifrování, ale někdy je důležitý fakt samotné komunikace plus takové vlastnosti, jako je frekvence, s jakou byla zpráva přenášena, její délka, denní doba a tak dále. Pomocí triangulace bylo také možné určit, odkud byla zpráva odeslána.

Dobrým příkladem jsou přenosy, které přicházely ze Severního moře každý den ze stejných míst, ve stejnou dobu a na stejné frekvenci. Co by to mohlo být? Ukázalo se, že šlo o meteorologické lodě, které denně hlásily údaje o počasí. Jaká slova může takový přenos obsahovat? Samozřejmě „předpověď počasí“! Takové dohady dláždí cestu k metodě, kterou dnes nazýváme útok s prostým textem, ale v té době jsme nazývali „jesličky“.

Protože víme, že Enigma nikdy nevydává stejná písmena jako původní zpráva, musíme postupně porovnat „nápovědu“ s každým podřetězcem stejné délky a zjistit, zda existují nějaké shody. Pokud ne, jedná se o kandidátský řetězec. Pokud například zkontrolujeme nápovědu „počasí v Biskajském zálivu“ (Wettervorhersage Biskaya), napíšeme ji nejprve naproti zašifrovanému řetězci.

Vidíme, že písmeno S je zašifrováno samo do sebe. To znamená, že nápovědu je potřeba posunout o jeden znak a znovu zkontrolovat. V tomto případě se bude shodovat několik písmen najednou - přesuňte je znovu. Odpovídá R. Pohneme se ještě dvakrát, dokud nenarazíme na potenciálně správný podřetězec.

Pokud bychom měli co do činění se substituční šifrou, pak bychom tam mohli skončit. Ale protože se jedná o polyalfabetickou šifru, potřebujeme nastavení a počáteční polohy rotorů Enigmy. Byli to ti, kteří byli sebráni pomocí „bomby“. K tomu je třeba nejprve očíslovat dvojice písmen.

A pak na základě této tabulky vytvořte tzv. „menu“ - diagram, který ukazuje, které písmeno původní zprávy (tedy „nápovědy“) je údajně zašifrováno do kterého písmene a na jaké pozici. „Bomba“ je nastavena podle tohoto schématu.

Každý z válců může zaujmout jednu z 26 pozic – jednu pro každé písmeno abecedy. Za každým z kotoučů je 26 kontaktů, které jsou propojeny silnými kabely tak, že stroj hledá nastavení na zásuvném panelu, které dává sekvenční shodu písmen zašifrovaného řetězce s nápovědou.

Vzhledem k tomu, že struktura „bomby“ nebere v úvahu spínací zařízení uvnitř Enigmy, vytváří během provozu několik možností, které musí operátor zkontrolovat. Některé z nich nebudou fungovat jednoduše proto, že v Enigmě můžete připojit pouze jednu zástrčku do jedné zásuvky. Pokud nastavení nevyhovuje, operátor znovu spustí stroj, aby získal další možnost. Přibližně za patnáct minut „bomba“ projde všemi možnostmi pro vybranou pozici kotouče. Pokud je uhodnuto správně, zbývá pouze vybrat nastavení prstenů - bez automatizace (nebudeme zacházet do podrobností). Poté, na anglických strojích Typex upravených tak, aby byly kompatibilní s Enigmou, bylo šifrování přeloženo do čistého textu.

A tak Britové, operující s celou flotilou „bomb“, do konce války dostávali aktuální nastavení každý den ještě před snídaní. Celkem měli Němci asi padesát kanálů, z nichž mnohé vysílají mnohem zajímavější věci než předpověď počasí.

Povoleno dotýkat se rukama

V muzeu Bletchley Park se můžete nejen rozhlédnout, ale také si rozluštění osahat vlastníma rukama. Včetně použití stolů s dotykovou obrazovkou. Každý z nich zadává svůj vlastní úkol. V tomto se například navrhuje kombinovat plechy Banburi (Banburismus). Toto je raná metoda dešifrování Enigmy, která se používala před vytvořením „bomby“. Bohužel, ve dne se nedalo něco tímto způsobem rozluštit a o půlnoci se všechny úspěchy proměnily v dýni kvůli další změně nastavení.

Falešné „datové centrum“ v chatě 11

Co je v domě číslo 11, kde bývala „serverovna“, pokud byly všechny „bomby“ zničeny v minulém století? Abych byl upřímný, stále jsem v hloubi duše doufal, že sem přijdu a najdu vše ve stejné podobě jako předtím. Bohužel ne, ale sál stále není prázdný.

Zde jsou tyto železné konstrukce s překližkovými listy. Na některých jsou fotografie „bomby“ v životní velikosti, na jiných jsou citáty z příběhů těch, kteří zde pracovali. Byly to většinou ženy, včetně žen z WAF, ženské služby Royal Air Force. Citát na obrázku nám říká, že výměna kabelů a péče o „bomby“ nebyla vůbec jednoduchá, ale vyčerpávající každodenní práce. Mezi figurínami se mimochodem skrývá další série projekcí. Dívka říká své přítelkyni, že netušila, kde bude sloužit, a je naprosto ohromena tím, co se děje v Bletchley. No, také mě ohromil neobvyklý exponát!

V Bletchley Parku jsem strávil celkem pět hodin. To sotva stačilo na to, abyste si dobře prohlédli střední část a nahlédli do všeho ostatního. Bylo to tak zajímavé, že jsem si ani nevšiml, jak čas plynul, dokud mě nezačaly bolet nohy a požádal jsem, abych se vrátil - když ne do hotelu, tak alespoň na vlak.

A kromě domů, spoře osvětlených kanceláří, zrestaurovaných „bomb“ a dlouhých stánků s doprovodnými texty bylo na co koukat. Už jsem zmínil sál věnovaný špionáži za první světové války, byl tam i sál o dešifrování Lorenze a vzniku počítače Colossus. Mimochodem, v muzeu jsem objevil samotný „Colossus“, respektive část, kterou se podařilo postavit reenactorům.

Na ty nejodolnější čeká mimo Bletchley Park malé muzeum počítačové historie, kde se můžete seznámit s tím, jak se vyvíjela počítačová technologie po Turingovi. Také jsem se tam podíval, ale šel rychle. BBC Micro a Spectrum jsem už viděl dost na jiných místech – můžete to udělat třeba na festivalu Chaos Constructions v Petrohradě. Živou „bombu“ ale nikde nenajdete.

Na základě materiálů z disertační práce „Šifrovací stroje a dešifrovací zařízení za druhé světové války“, obhájené na Univerzitě Chemnitz (Německo) v roce 2004.

Úvod. Pro širokou veřejnost je slovo „Enigma“ (v řečtině - hádanka) synonymem pojmů „šifrovací stroj“ a „lámání kódu“, o což se postaraly filmy o ponorkách a podobné romány, které mají málo co dělat s realitou. Veřejnosti je málo známo o tom, že existovaly další šifrovací stroje, pro které byly vytvořeny speciální dešifrovací stroje k „rozbití“, a o důsledcích, které to mělo ve druhé světové válce.

Ale nebudeme se touto problematikou zabývat, ale omezíme se na vědecké, technické a organizační okolnosti, které přispěly k odhalení německých šifrovacích kódů. A zvláště důležité je, jak a proč bylo možné vyvinout strojové metody „hackování“ a úspěšně je používat.
Hacknutí kódů Enigmy a kódů dalších šifrovacích strojů poskytlo spojencům přístup nejen k vojensko-taktickým informacím, ale také k informacím z ministerstva zahraničí, policie, SS a železnic. Patří sem i zprávy ze zemí Osy, zejména japonské diplomacie, a italské armády. Spojenci také dostávali informace o vnitřní situaci v Německu a jeho spojencích.

Jen v Anglii pracoval na rozluštění kódů tisícičlenný tým tajných služeb. Na tuto práci osobně dohlížel anglický premiér Winston Churchill, který o důležitosti této práce věděl ze zkušenosti první světové války, kdy byl ministrem námořnictva britské vlády. Již v listopadu 1914 nařídil rozluštit všechny zachycené nepřátelské telegramy. Nařídil také rozluštit dříve zachycené telegramy, aby bylo možné pochopit myšlení německého velení. To je důkaz jeho prozíravosti. Nejznámějším výsledkem této činnosti bylo vynucení vstupu USA do první světové války.
Stejně prozíravé bylo vytvoření anglických poslechových stanic – tehdy bylo úplně nový nápad- zejména poslech rádiového provozu nepřátelských lodí.

Již tehdy a v období mezi dvěma světovými válkami Churchill ztotožňoval podobné aktivity s novým typem zbraně. Konečně bylo jasné, že je nutné klasifikovat naše vlastní radiokomunikace. A to vše muselo být před nepřítelem utajeno. Existují velké pochybnosti, že si to všechno vůdci Třetí říše uvědomili. Ve vedení Wehrmachtu (OKW) bylo oddělení s malým počtem kryptologů a s úkolem „vyvíjet metody pro odhalování nepřátelských rádiových zpráv“, a to jsme hovořili o frontových důstojnících rádiového průzkumu, kteří byli pověřeni poskytovat frontovým velitelům taktické informace o jejich sektoru fronty. V německé armádě nebyly používané šifrovací stroje posuzovány kryptology (z hlediska kvality šifrování a možností prolomení), ale technickými specialisty.

Spojenci sledovali postupné zdokonalování německé šifrovací technologie a také zdokonalovali metody prolamování šifrovacích kódů. Němci připisovali skutečnosti nasvědčující informovanosti spojenců zradě a špionáži. Kromě toho ve Třetí říši často neexistovala jasná podřízenost a šifrovací služby různých armádních složek nejenom vzájemně neinteragovaly, ale také skrývaly své dovednosti před kryptografy jiných složek armády, protože „ soutěž“ bylo na denním pořádku. Rozplést se šifrovací kódy Němci se ani nepokoušeli získat spojence, protože na to měli málo kryptologů a těch, které pracovali izolovaně od sebe. Zkušenosti anglických kryptologů ukázaly, že společná práce velkého týmu kryptologů umožnila vyřešit téměř všechny zadané úkoly. Ke konci války začal postupný přechod v oblasti šifrování od strojové práce k práci na počítači.

Šifrovací stroje ve vojenských záležitostech byly poprvé použity v Německu v roce 1926. To přimělo potenciální protivníky Německa k vyvinutí vlastních metod šifrování a dešifrování. Například Polsko se této problematiky ujalo a nejprve se muselo rozvinout teoretický základ strojová kryptologie, protože „ruční“ metody k tomu nebyly vhodné. Budoucí válka by vyžadovala rozluštění tisíců rádiových zpráv každý den. Byli to polští specialisté, kteří jako první začali v roce 1930 pracovat na strojové kryptologické analýze. Po vypuknutí války a obsazení Polska a Francie v této práci pokračovali angličtí specialisté. Významná zde byla především teoretická práce matematika A. Turinga. Počínaje rokem 1942 se prolomení šifrovacích kódů stalo extrémně důležité, protože německé velení stále více využívalo k přenosu svých rozkazů rádiovou komunikaci. Bylo nutné vyvinout zcela nové metody kryptologické analýzy pro dešifrovací stroje.

Historický odkaz.
Julius Caesar byl první, kdo použil šifrování textu. V 9. století se arabský učenec Al-Kindi poprvé zabýval problémem dešifrování textu. Vývoji šifrovacích metod byly věnovány práce italských matematiků 15. a 16. století. První mechanické zařízení vynalezl v roce 1786 švédský diplomat, takové zařízení měl v roce 1795 k dispozici i americký prezident Jefferson. Teprve v roce 1922 toto zařízení vylepšil americký armádní kryptolog Mauborn. Sloužil k šifrování taktických zpráv až do vypuknutí druhé světové války. Patenty pro zlepšení použitelnosti (ale ne pro zabezpečení šifrování) byly vydávány americkým patentovým úřadem od roku 1915. To vše mělo sloužit k šifrování obchodní korespondence. Navzdory četným vylepšením zařízení bylo jasné, že spolehlivé je pouze šifrování krátkého textu.

Na konci první světové války a v prvních letech po ní se objevilo několik vynálezů vytvořených amatéry, pro které to byl druh koníčku. Jmenujme dva z nich: Hebern a Vernam, oba Američané, ani jeden z nich s největší pravděpodobností nikdy neslyšel o vědě o kryptologii. Druhý z nich dokonce implementoval některé operace booleovské logiky, o kterých v té době kromě profesionálních matematiků věděl jen málokdo. Profesionální kryptologové začali tyto šifrovací stroje dále vylepšovat, což umožnilo zvýšit jejich zabezpečení proti hackerům.

Od roku 1919 Svůj vývoj si začali patentovat i němečtí konstruktéři, jedním z prvních byl budoucí vynálezce Enigmy Arthur Scherbius (1878 - 1929). Byly vyvinuty čtyři varianty podobných strojů, o které však nebyl komerční zájem, pravděpodobně proto, že stroje byly drahé a náročné na údržbu. Námořnictvo ani ministerstvo zahraničních věcí nepřijaly vynálezcovy návrhy, a tak se pokusil nabídnout svůj šifrovací stroj civilním sektorům ekonomiky. Armáda a ministerstvo zahraničí nadále používaly šifrování pomocí knih.

Arthur Scherbius šel pracovat pro společnost, která koupila jeho patent na šifrovací stroj. Tato společnost pokračovala ve vylepšování Enigmy i po smrti jejího autora. Ve druhé verzi (Enigma B) byl stroj upraveným elektrickým psacím strojem, na jedné straně byl vybaven šifrovacím zařízením v podobě 4 vyměnitelných rotorů. Společnost stroj široce vystavovala a inzerovala jej jako nenapadnutelný. Začali se o ni zajímat důstojníci Reichswehru. Faktem je, že v roce 1923 byly zveřejněny Churchillovy paměti, ve kterých hovořil o svých kryptologických úspěších. To způsobilo šok ve vedení německé armády. Němečtí důstojníci se dozvěděli, že většinu jejich vojenské a diplomatické komunikace rozluštili britští a francouzští experti! A že tento úspěch byl z velké části dán slabostí amatérského šifrování, vynalezeného amatérskými kryptology, protože německá vojenská kryptologie prostě neexistovala. Přirozeně začali hledat silné šifrovací metody pro vojenskou komunikaci. Proto se začali zajímat o Enigmu.

Enigma měla několik modifikací: A, B, C atd. Modifikace C mohla provádět šifrování i dešifrování zpráv; nevyžadoval složitou údržbu. Její produkty ale ještě nebyly odolné proti hackování, protože tvůrcům neradili profesionální kryptologové. To bylo používáno německým námořnictvem od roku 1926 do roku 1934. Další modifikace, Enigma D, byla také komerční úspěch. Následně se od roku 1940 používal v železniční dopravě v okupovaných oblastech východní Evropy.
V roce 1934 Německé námořnictvo začalo používat další modifikaci Enigmy I.

Je zvláštní, že se polští kryptologové pokusili dešifrovat německé rádiové zprávy klasifikované tímto strojem a výsledky této práce se nějakým způsobem dostaly do povědomí německé rozvědky. Zpočátku byli Poláci úspěšní, ale německá rozvědka, která je „sledovala“, to oznámila svým kryptologům a ti změnili kódy. Když se ukázalo, že polští kryptologové nejsou schopni prolomit zprávy zašifrované pomocí Enigmy -1, začaly tento stroj používat i pozemní síly, Wehrmacht. Po určitém vylepšení se právě tento šifrovací stroj stal hlavním ve druhé světové válce. Od roku 1942 přijala německá ponorková flotila modifikaci Enigma-4.

Postupně do července 1944 přešla kontrola nad šifrovacím byznysem z rukou Wehrmachtu pod střechu SS, hlavní roli zde sehrála konkurence mezi těmito složkami ozbrojených sil. Od prvních dnů 2. světové války byly armády USA, Švédska, Finska, Norska, Itálie a dalších zemí nasyceny šifrovacími stroji. V Německu se konstrukce strojů neustále zdokonaluje. Hlavní potíže v tomto případě způsobila nemožnost zjistit, zda je nepřítel schopen rozluštit texty zašifrované daným strojem. Enigma různých modifikací byla zavedena na úrovních nad divizí, vyráběla se i po válce (model „Schlüsselkasten 43“) v Chemnitz: v říjnu 1945. V lednu 1946 bylo vyrobeno 1000 kusů. - již 10 000 kusů!

Telegraf, historické informace.
Nástup elektrického proudu způsobil prudký rozvoj telegrafie, k němuž ne náhodou došlo v 19. století souběžně s industrializací. Hnací síla byli železnice, který používal telegraf pro potřeby železničního provozu, pro který byly vyvinuty všemožné přístroje jako ukazovátka. Steinhelovo zařízení se objevilo v roce 1836 a v roce 1840 jej vyvinul Samuel MORSE. Další vylepšení přišla v podobě tiskařského telegrafu Siemens a Halske (Siemens & Halske, 1850), který převáděl přijaté elektrické impulsy na čitelný typ. A vynalezen v roce 1855. Tiskařský kotouč po řadě vylepšení používal Hughes ještě ve 20. století.

Další důležitý vynález pro urychlení přenosu informací vytvořil v roce 1867 Wheatstone: děrná páska s Morseovou abecedou, kterou zařízení mechanicky nahmatalo. Další rozvoj telegrafie byl brzděn nedostatečným využíváním šířku pásma dráty První pokus provedl B. Meyer v roce 1871, ale neuspěl, protože tomu zabránily různé délky a počet pulzů v morseovkách. Ale v roce 1874 se francouzskému inženýrovi Emile Baudotovi podařilo tento problém vyřešit. Toto řešení se stalo standardem na dalších 100 let. Baudotova metoda měla dva důležité rysy. Za prvé to byl první krok k použití binárního počtu. A za druhé to byl první spolehlivý vícekanálový systém přenosu dat.

Další rozvoj telegrafie spočíval v potřebě doručovat telegramy pomocí pošťáků. Byl vyžadován jiný organizační systém, který by zahrnoval: zařízení v každém domě, jeho údržbu speciálním personálem, příjem telegramů bez pomoci personálu, neustálé připojení k lince, vydávání textů stránku po stránce. Takové zařízení by mělo vyhlídky na úspěch pouze v USA. V Evropě až do roku 1929 poštovní monopol bránil výskytu jakéhokoli soukromého zařízení pro přenos zpráv, musely být instalovány pouze na poště.

První krok tímto směrem udělal v roce 1901 Australan Donald Murray. Zejména upravil Baudotův zákoník. Tato úprava byla standardem až do roku 1931. Neměl komerční úspěch, protože se neodvážil patentovat svůj vynález v USA. V USA spolu soupeřili dva američtí vynálezci: Howard Krum a E.E. Kleinschmidt. Následně se spojili do jedné společnosti v Chicagu, která začala v roce 1024 vyrábět zařízení, která slavila komerční úspěch. Německá firma Lorenz dovezla několik jejich strojů, instalovala je na poštách a získala licenci na jejich výrobu v Německu. Od roku 1929 byl v Německu zrušen poštovní monopol a soukromé osoby získaly přístup k telegrafním kanálům. Zavedení mezinárodních norem pro telegrafní kanály v roce 1931 umožnilo organizaci telegrafní komunikace s celým světem. Stejné přístroje začaly vyrábět v roce 1927 firmy Siemens a Halske.

Prvním, kdo spojil telegraf s šifrovacím strojem, byl 27letý Američan Gilbert Vernam, zaměstnanec společnosti ATT. V roce 1918 požádal o patent, ve kterém empiricky použil Booleovu algebru (o které mimochodem neměl ani ponětí a kterou tehdy studovalo několik matematiků po celém světě).
Americký důstojník William Friedman významně přispěl ke kryptologii, udělal z amerických šifrovacích strojů prakticky nerozbitné.

Když se v Německu objevily telegrafní přístroje od firem Siemens a Halske, začalo se o ně zajímat německé námořnictvo. Ale její vedení bylo stále v dojmu, že Britové během první světové války prolomili německé kódy a četli jejich zprávy. Proto požadovali propojení telegrafního aparátu s šifrovacím strojem. To byl v té době zcela nový nápad, protože šifrování v Německu probíhalo ručně a teprve poté se šifrované texty přenášely.

V USA tento požadavek splnily přístroje Vernam. V Německu se této práce ujala společnost Siemens a Halske. První otevřený patent na toto téma podali v červenci 1930. Do roku 1932 vzniklo funkční zařízení, které se nejprve volně prodávalo, ale od roku 1934. byl klasifikován. Od roku 1936 Tato zařízení se začala používat v letectví a od roku 1941. - a pozemní síly. Od roku 1942 Začalo strojové šifrování rádiových zpráv.

Němci pokračovali ve vylepšování různých modelů šifrovacích strojů, ale na první místo kladli vylepšení mechanické části, ke kryptologii přistupovali amatérsky, výrobní podniky nezapojovaly do konzultací profesionální kryptology. Velká důležitost Na všechny tyto problémy existovaly práce amerického matematika Clauda Shannona, který byl od roku 1942 sečtělý. pracoval v Bellových laboratořích a prováděl tam tajný matematický výzkum. Ještě před válkou se proslavil tím, že dokázal analogii mezi Booleovou algebrou a reléovými spoji v telefonii. Byl to on, kdo objevil „bit“ jako jednotku informace. Po válce, v roce 1948. Shannon napsal své hlavní dílo, The Mathematical Theory of Communications. Poté se stal profesorem matematiky na univerzitě.

Shannon byl první, kdo uvažoval o matematickém modelu kryptologie a vyvinul analýzu zašifrovaných textů pomocí informačních teoretických metod. Základní otázka jeho teorie zní: „Kolik informací obsahuje šifrovaný text ve srovnání s textem prostým?“ V roce 1949 vydal práci „Teorie komunikace“ tajné systémy“, ve kterém na tuto otázku odpověděl. Zde provedená analýza byla první a jediná, která kvantifikovala sílu šifrovací metody. Poválečná analýza ukázala, že ani německé, ani japonské šifrovací stroje nebyly neprolomitelné. Kromě toho existují další zdroje informací (například zpravodajství), které značně zjednodušují úlohu dešifrování.

Pozice Anglie ji přinutila vyměňovat si dlouhé šifrované texty se Spojenými státy; byla to právě velká délka, která umožnila jejich rozluštění. Ve speciálním oddělení britské tajné služby M 16 byla vyvinuta metoda zvyšující stupeň utajení zprávy – ROCKEX. Americkou šifrovací metodu pro ministerstvo zahraničí prolomili němečtí experti a odpovídající zprávy byly dešifrovány. Poté, co se o tom dozvěděly Spojené státy v roce 1944. nahradil nedokonalý systém spolehlivějším. Přibližně ve stejné době také německý Wehrmacht, námořnictvo a ministerstvo zahraničí vyměnilo šifrovací technologii za nově vyvinuté. Sovětské šifrovací metody byly také nedostatečně spolehlivé, a proto byly hacknuty americkými službami a bylo identifikováno mnoho sovětských zpravodajských důstojníků zapojených do špionáže pro americkou atomovou bombu (operace Venona - rozbití).

Vloupání do.
Nyní si povíme něco o britských HACKING německých šifrovacích strojích, tedy o strojovém odhalení způsobu šifrování textů v nich. . Toto dílo dostalo anglický název ULTRA. Metody nestrojového dešifrování byly příliš pracné a ve válečných podmínkách nepřijatelné. Jak byly zkonstruovány anglické dešifrovací stroje, bez kterých by Spojenci nemohli dosáhnout převahy nad německými lamači kódů? Jaké informace a textový materiál potřebovali? A došlo zde k německé chybě, a pokud ano, proč k ní došlo?

Za prvé, vědecké a technické základy.
Nejprve předběžné vědecká práce, protože bylo nutné nejprve kryptologicky a matematicky analyzovat algoritmy. Bylo to možné, protože šifrování bylo široce používáno německým Wehrmachtem. Taková analýza vyžadovala nejen šifrované texty získané odposlechem, ale také otevřené texty získané špionáží nebo krádeží. Navíc byly potřeba různé texty, zašifrované stejným způsobem. Současně byl proveden lingvistický rozbor jazyka armády a diplomatů. Vzhledem k dlouhým textům bylo možné matematicky vytvořit algoritmus i pro neznámý šifrovací stroj. Poté se podařilo vůz zrekonstruovat.

Pro tuto práci Britové spojili přibližně 10 000 lidí, včetně matematiků, inženýrů, lingvistů, překladatelů, vojenských expertů a dalších zaměstnanců, aby třídili data, kontrolovali je, archivovali a udržovali stroje. Toto sdružení se jmenovalo BP (Bletchley Park) a bylo pod osobní kontrolou Churchilla. Získané informace se ukázaly jako mocná zbraň v rukou spojenců.

Jak Britové ovládli Wehrmacht Enigmu? Polsko bylo první, kdo rozluštil německé kódy. Po první světové válce byla v neustálém vojenském nebezpečí od obou svých sousedů – Německa a SSSR, kteří snili o znovuzískání ztracených a převedených zemí do Polska. Aby se Poláci vyhnuli překvapením, nahráli rádiové zprávy a dešifrovali je. Byli velmi znepokojeni, že po zavedení v únoru 1926. v německém námořnictvu Enigma C, stejně jako po jeho zavedení do pozemních sil v červenci 1928. nebyli schopni dešifrovat zprávy zašifrované tímto strojem.

Poté oddělení BS4 polského generálního štábu předpokládalo, že Němci získali strojové šifrování, zvláště když znali rané komerční verze Enigmy. Polská rozvědka potvrdila, že ve Wehrmachtu od 1. června 1930. Používá se Enigma 1. Polští vojenští experti nebyli schopni rozluštit německé zprávy. I když prostřednictvím svých agentů obdrželi dokumenty Enigmy, nemohli dosáhnout úspěchu. Došli k závěru, že chybí vědecké poznatky. Poté pověřili tři matematiky, z nichž jeden studoval v Göttingenu, aby vytvořili systém analýzy. Všichni tři absolvovali další školení na univerzitě v Poznani a hovořili plynně německy. Podařilo se jim reprodukovat zařízení Enigma a vytvořit jeho kopii ve Varšavě. Připomeňme vynikající úspěchy jednoho z nich, polského matematika M. Rejewského (1905 - 1980). Přestože Wehrmacht neustále vylepšoval šifrování svých zpráv, polským specialistům se to až do 1. ledna 1939 dařilo. dešifrovat je. Poté Poláci začali spolupracovat se spojenci, kterým předtím nic nesdělili. Taková spolupráce byla již vhodná vzhledem k zřejmému vojenskému nebezpečí. 25. července 1939 sdělili anglickým a francouzským zástupcům všechny informace, které znali. 16. srpna téhož roku se polský „dar“ dostal do Anglie a začali s ním pracovat angličtí experti z nově vytvořeného BP Decoding Center.

Britští kryptologové byli po první světové válce zredukováni a zůstali pouze pod střechou ministerstva zahraničí. Během války ve Španělsku Němci používali Enigmu D a zbývající angličtí kryptologové pod vedením vynikajícího filologa Alfreda Dillwyna (1885-1943) pokračovali v práci na dešifrování německých zpráv. Ale čistě matematické metody nestačily. Do této doby, na konci roku 1938. Cambridgeský matematik Alan Turing byl mezi návštěvníky kurzů anglického kryptografa. Podílel se na útocích na Enigmu 1. Vytvořil analytický model známý jako „Turingův stroj“, který umožnil tvrdit, že dešifrovací algoritmus rozhodně existuje, zbývalo ho jen objevit!

Thüring byl zařazen do BP jako osoba odpovědná za vojenskou službu. K 1. květnu 1940 dosáhl vážného úspěchu: využil toho, že každý den v 6 hodin ráno německá meteorologická služba vysílala šifrovanou předpověď počasí. Je jasné, že nutně obsahoval slovo „wetter“ (Wetter) a že jeho přesnou pozici ve větě určovala přísná pravidla německé gramatiky. To mu umožnilo nakonec dospět k řešení problému rozbití Enigmy a vytvořil pro to elektromechanické zařízení. Nápad ho napadl počátkem roku 1940 a v květnu téhož roku s pomocí skupiny inženýrů takové zařízení vzniklo. Úkol dekódování byl usnadněn tím, že jazyk německých rozhlasových zpráv byl jednoduchý, výrazy a jednotlivá slova se často opakovaly. Němečtí důstojníci neznali základy kryptologie, považovali to za nedůležité.

Britská armáda, a zejména Churchill osobně, vyžadovala neustálou pozornost při dešifrování zpráv. Od léta 1940 Britové rozluštili všechny zprávy zašifrované pomocí Enigmy. Přesto angličtí specialisté neustále zdokonalovali technologii dešifrování. Do konce války měli britští dešifrovači nepřetržitě 211 dešifrovacích zařízení. Obsluhovalo je 265 mechaniků a do služby bylo přivedeno 1 675 žen. Práce tvůrců těchto strojů byla oceněna o mnoho let později, když se pokusili jeden z nich znovu vytvořit: kvůli nedostatku potřebného personálu v té době byla práce na znovuvytvoření slavné auto trvalo několik let a zůstalo nedokončeno!

Návody na vytváření dešifrovacích zařízení vytvořené v té době Dühringem byly zakázány až do roku 1996... Mezi prostředky dešifrování patřila metoda „vynucených“ informací: například britská letadla zničila molo v přístavu Calle, předem věděla že to německé služby oznámí sadou informací, které jsou britským slovům předem známé! Německé služby navíc tuto zprávu přenášely mnohokrát, pokaždé ji zakódovaly jinými kódy, ale slovo od slova...

A konečně nejdůležitější frontou pro Anglii byla ponorková válka, kterou Němci používali nová úprava Enigma M3. Britská flotila dokázala odstranit takové vozidlo ze zajaté německé ponorky. 1. února 1942 přešlo německé námořnictvo na používání modelu M4. Ale některé německé zprávy, zašifrované starým způsobem, omylem obsahovaly informace o konstrukčních prvcích tohoto nové auto. To Thuringovu týmu značně usnadnilo úkol. Již v prosinci 1942. Enigma M4 byla prasklá. 13. prosince 1942 obdržela britská admiralita přesné údaje o poloze 12 německých ponorek v Atlantiku...

Podle Turinga bylo pro urychlení dešifrování nutné přejít na použití elektroniky, protože elektromechanická reléová zařízení neprováděla tento postup dostatečně rychle. 7. listopadu 1942 odjel Turing do USA, kde společně s týmem Bellových laboratoří vytvořil aparát pro přísně tajná jednání mezi Churchillem a Rooseveltem. Zároveň byly pod jeho vedením zdokonaleny americké dešifrovací stroje, takže Enigma M4 byla konečně prolomena a až do konce války poskytovala Angličanům a Američanům komplexní zpravodajské informace. Teprve v listopadu 1944 mělo německé velení pochybnosti o spolehlivosti své šifrovací technologie, to však nevedlo k žádným opatřením...

(Poznámka překladatele: Protože od roku 1943 byl šéfem britské kontrarozvědky sovětský zpravodajský důstojník Kim Philby, všechny informace okamžitě přicházely do SSSR! Některé z těchto informací byly předány Sovětský svaz a oficiálně prostřednictvím anglické kanceláře v Moskvě a také polooficiálně prostřednictvím sovětského rezidenta ve Švýcarsku Alexandra Rada.)

Chiffriermaschinen und Entzifferungsgeräte
ve Zweiten Weltkrieg:
Technikgeschichte und informatikhistorische Aspekte
Von der Philosophischen Fakultät der Technischen Universität Chemnitz genehmigte
Disertační práce
zur Erlangung des akademischen Grades doctor philosophiae (Dr.phil.)
von Dipl.-Ing.Michael Pröse