Найти в Дзене
Полтора инженера

Тайны «Энигмы»: Как математики взломали непобедимый шифр

В 1918 году немецкий инженер Артур Шербиус запатентовал машину, которая могла генерировать 158 миллионов миллионов миллионов комбинаций шифра. Для сравнения: это больше, чем атомов в капле воды. Военные Третьего рейха были уверены — взломать «Энигму» невозможно физически. Даже если перебирать по миллиону вариантов в секунду, на расшифровку одного сообщения ушли бы тысячи лет. Но в 1941 году британская разведка читала немецкие приказы быстрее, чем их получали адресаты. «Энигма» выглядела как пишущая машинка в деревянном ящике. Внутри — три (позже четыре) вращающихся ротора, каждый с 26 контактами. При нажатии клавиши электрический сигнал проходил через роторы, отражался от рефлектора и возвращался обратно, зажигая лампочку с зашифрованной буквой. Гениальность конструкции — в каскадном вращении. После каждой буквы первый ротор сдвигался на одну позицию. Когда он делал полный оборот, сдвигался второй. Когда второй завершал круг — третий. Как одометр в автомобиле, только вместо километров
Оглавление

В 1918 году немецкий инженер Артур Шербиус запатентовал машину, которая могла генерировать 158 миллионов миллионов миллионов комбинаций шифра. Для сравнения: это больше, чем атомов в капле воды. Военные Третьего рейха были уверены — взломать «Энигму» невозможно физически. Даже если перебирать по миллиону вариантов в секунду, на расшифровку одного сообщения ушли бы тысячи лет.

Но в 1941 году британская разведка читала немецкие приказы быстрее, чем их получали адресаты.

Машина, которая не должна была сдаться

«Энигма» выглядела как пишущая машинка в деревянном ящике. Внутри — три (позже четыре) вращающихся ротора, каждый с 26 контактами. При нажатии клавиши электрический сигнал проходил через роторы, отражался от рефлектора и возвращался обратно, зажигая лампочку с зашифрованной буквой.

(источник: habr.com)
(источник: habr.com)

Гениальность конструкции — в каскадном вращении. После каждой буквы первый ротор сдвигался на одну позицию. Когда он делал полный оборот, сдвигался второй. Когда второй завершал круг — третий. Как одометр в автомобиле, только вместо километров — буквы.

Количество возможных начальных настроек: 158 962 555 217 826 360 000. Это число с 20 нулями. Даже зная конструкцию машины, без знания ежедневных ключей (позиций роторов и коммутационной панели) расшифровка была невозможна.

Первый удар: польские математики

В 1932 году польское бюро шифров наняло не лингвистов, а математиков. Мариан Реевский, Ежи Рожицкий и Генрих Зыгальский подошли к проблеме как к уравнению с неизвестными.

Реевский заметил закономерность: немецкие операторы дважды передавали настройки в начале каждого сообщения (для защиты от помех). Это была ошибка протокола. Математик составил систему из шести уравнений с шестью неизвестными и за год работы восстановил внутреннюю проводку роторов.

(источник: un-sci.com)
(источник: un-sci.com)

Поляки построили «бомбу» — электромеханическое устройство из шести связанных «Энигм», которое перебирало варианты со скоростью 17 280 комбинаций в час. К 1938 году они читали 75% немецких сообщений.

Но в 1939-м вермахт добавил два новых ротора и усложнил коммутационную панель. Количество комбинаций выросло в 60 раз. Польская «бомба» стала бесполезной.

Блетчли-Парк: индустриализация взлома

Летом 1939 года, за месяц до вторжения в Польшу, Реевский передал британцам копию «Энигмы» и все наработки. В поместье Блетчли-Парк собрали команду из 10 000 человек: математиков, лингвистов, шахматистов, специалистов по кроссвордам.

Алан Тьюринг усовершенствовал польскую «бомбу». Его машина весила тонну, содержала 108 барабанов и проверяла 20 000 вариантов в секунду. Но даже этого было мало.

(источник: habr.com)
(источник: habr.com)

Прорыв случился благодаря человеческому фактору. Немецкие операторы были ленивы и предсказуемы:

  • Метеосводки начинались со слова «Wetter» (погода)
  • Ежедневные рапорты содержали фразу «Keine besonderen Ereignisse» (ничего особенного)
  • Операторы часто использовали одинаковые начальные настройки (например, три буквы подряд: AAA, BBB)

Криптоаналитики называли это «cribs» — зацепками. Зная фрагмент открытого текста и его зашифрованную версию, «бомба» Тьюринга находила настройки за 15-20 минут.

Парадокс непобедимой машины

«Энигма» была математически совершенна. Её погубили люди. Немецкое командование верило в абсолютную надёжность и игнорировало базовые правила:

  • Запрещало менять процедуры передачи ключей
  • Не проводило аудит операторских ошибок
  • Считало невозможным, что противник может читать сообщения в реальном времени
(источник: habr.com)
(источник: habr.com)

К 1943 году британцы расшифровывали до 4000 сообщений в день. Историки оценивают вклад Блетчли-Парка в победу: война закончилась на два года раньше, спасены миллионы жизней.

Но самое поразительное: немцы так и не узнали, что «Энигма» взломана. До конца войны они верили в её неуязвимость.

Вопрос вам

Если бы немецкое командование запретило операторам использовать предсказуемые фразы и шаблоны, смогли бы союзники взломать «Энигму» до конца войны?

Пишите ваши ответы в комментариях и подписывайтесь на канал!