Criptanaliză „Enigma” - criptoanaliza mașinii germane de criptare „ Enigma ” în timpul celui de-al Doilea Război Mondial , efectuată de forțele serviciilor de informații poloneze și britanice. Descifrarea mesajelor a adus o contribuție notabilă la înfrângerea Germaniei naziste .
Pentru prima dată, cifrul Enigma a fost descifrat în „ Biroul de Cifre ” polonez în decembrie 1932 . Patru ofițeri de informații, Marian Rejewski, Jerzy Różycki, Henryk Zygalski și Johann Reuclid, cu ajutorul datelor de informații franceze, a teoriei matematice și a metodelor de inginerie inversă , au reușit să dezvolte un dispozitiv special pentru decriptarea mesajelor codificate, care a fost numită bombă criptologică .
Istoria mașinii electrice rotative de cifrare „Enigma” începe în 1917 cu un brevet primit de olandezul Hugo Koch . În anul următor, patentul a fost cumpărat de Arthur Scherbius , care a început activități comerciale prin vânzarea de copii ale mașinii atât persoanelor fizice, cât și armatei și marinei germane [1] . Până la mijlocul anilor 1920, vânzările au fost slabe, în parte din cauza prețului ridicat [2] .
În iunie 1924, Serviciul Criptografic Britanic ( Camera 40 ) a devenit interesat de proiectarea mașinii. În acest scop, un lot de utilaje a fost achiziționat de la compania germană Chiffrier-maschinen AG, care producea Enigma. Una dintre condițiile acordului a fost înregistrarea unui brevet la Oficiul Britanic de Brevete, datorită căruia serviciul criptografic a avut acces la descrierea schemei criptografice [2] .
Începând din 1925 , când armata germană a început achizițiile în masă ale mașinii de criptare, și până la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, au fost produse aproximativ 200 de mii de mașini [2] . Din 1926, flota germană folosește mașina, iar din 1928, forțele terestre. Au fost folosiți și în serviciul de securitate și informații [2] .
Primele interceptări de mesaje criptate cu Enigma datează din 1926. Cu toate acestea, nu le-au putut citi mult timp. În ianuarie 1929, o cutie cu o versiune comercială a Enigma a intrat accidental în vama din Varșovia. Germania a cerut returnarea cutiei, după care polonezii au devenit interesați de conținutul acesteia. În numele Biroului de Cifrare Polonez, aparatul a fost studiat de specialiștii AVA, inclusiv de șeful acesteia, criptoanalistul Anthony Palth, după care cutia a fost trimisă la ambasada Germaniei. Studiul mașinii nu a permis descifrarea mesajelor, în plus, armata germană a folosit propria versiune îmbunătățită a Enigma [2] .
În 1928-1929, în Polonia au fost organizate primele cursuri de matematică în criptografie. Publicul a fost două duzini de studenți la matematică cu cunoștințe de limba germană. Trei dintre studenți - Marian Rejewski , Henryk Zygalski și Jerzy Rozhitsky - au intrat în serviciul Biroului Cifrare . Ulterior, ei sunt cei care vor primi primele rezultate la deschiderea codului Enigma [2] .
În 1931, un angajat al biroului de criptare al Ministerului German al Apărării , Hans-Thilo Schmidt , care devenise deja agent al lui Ashe, a început să transfere coduri învechite către serviciile secrete franceze, pe care, conform atribuțiilor oficiale, trebuia să le distrugă. și, de asemenea, a transferat instrucțiuni pentru utilizarea versiunii militare a Enigma. Printre motivele care l-au determinat pe Hans-Thilo să facă acest lucru s-au numărat recompensele materiale și resentimentele față de țara natală, care nu i-a apreciat succesele din timpul Primului Război Mondial , și invidia față de cariera armată a fratelui său Rudolf Schmidt [1] . Primele două documente au fost „Gebrauchsanweisung für die Chiffriermaschine Enigma” [3] și „Schlüsselanleitung für die Chiffriermaschine Enigma” [4] . Cu toate acestea, serviciile de informații franceze și britanice nu s-au arătat interesate de datele primite - poate s-a crezut că este imposibil să se deschidă cifrul Enigma. Colonelul de informații franceze Gustave Bertrand a predat materialele „ Biroului Cifrare ” polonez și a continuat să le transmită informații suplimentare de la agent până în toamna anului 1939 [1] .
Datorită documentelor primite, criptoanalistii știau că, pentru a cripta mesajul, operatorul mașinii trebuia să selecteze din cartea de coduri așa-numita cheie de zi , care consta în [5] :
Cu toate acestea, operatorul nu ar fi trebuit să folosească cheia de zi pentru a cripta mesajele. În schimb, operatorul a venit cu o nouă cheie de trei litere ( germană: Spruchschlüssel ) și a criptat-o de două ori folosind cheia de zi. După aceea, setările rotoarelor s-au schimbat în conformitate cu cheia inventată și mesajul a fost criptat [6] .
În decembrie 1932, Rejewski a primit cărți de coduri cu chei de zi pentru septembrie și octombrie 1932. Aceste materiale au făcut posibilă refacerea cablajului electric intern al rotoarelor și construirea unei versiuni militare a Enigma (exista deja o versiune comercială, dar avea o cablare electrică diferită a rotoarelor) [7] . Nici el, nici colegii săi nu au avut acces la cărțile de coduri, deși agentul „Ashe” le-a furnizat cu succes. Acest lucru s-a datorat, probabil, faptului că autoritățile au vrut să-i oblige pe criptoanalisti să poată găsi o cheie de zi fără cărți de coduri pentru a se pregăti pentru momentul în care agentul nu le mai putea furniza [6] .
Eforturile lui Marian s-au concentrat pe analizarea vulnerabilității protocolului de mesagerie și anume repetarea cheii mesajului. Din mesajele zilnice, primele șase litere au fost selectate și a fost întocmit un tabel de corespondență pe baza acestora (exemplele sunt luate din cartea lui Singh [6] ):
Mesaj 1 | L | O | K | R | G | M | … | |
Mesajul 2 | M | V | T | X | Z | E | … | |
Mesajul 3 | J | K | T | M | P | E | … | |
Mesaj 4 | D | V | Y | P | Z | X | … |
1 a litera | A | B | C | D | E | F | G | H | eu | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z |
a 4-a litera | P | M | R | X |
Dacă erau suficiente mesaje, atunci tabelul era umplut complet.
1 a litera | A | B | C | D | E | F | G | H | eu | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z |
a 4-a litera | F | Q | H | P | L | W | O | G | B | M | V | R | X | U | Y | C | Z | eu | T | N | J | E | A | S | D | K |
Particularitatea versiunii complete a tabelului a fost că, deși cheia zilnică rămâne neschimbată, conținutul tabelului nu se modifică. Și, cu un grad mare de probabilitate, invers. Ar fi posibil să se întocmească un catalog de tabele... dar numărul lor este 26!, ceea ce face ca această lucrare să fie imposibilă în viitorul apropiat. Reevsky a început să încerce să izoleze unele modele din tabele sau să găsească unele modele structurale. Și a reușit. El a început să ia în considerare lanțuri de litere de următoarea formă [6] :
1 a litera | A | B | C | D | E | F | G | H | eu | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z |
A→F→W→A | ↓ | ↓ | ↓ | |||||||||||||||||||||||
a 4-a litera | F | Q | H | P | L | W | O | G | B | M | V | R | X | U | Y | C | Z | eu | T | N | J | E | A | S | D | K |
În exemplul unui tabel complet, există 4 astfel de lanțuri mai sus:
Următoarea descoperire a lui Marian a fost că, deși anumite litere depindeau în întregime de setarea zilnică a Enigma, numărul de lanțuri și litere din ele era stabilit doar de setările rotoarelor. Deoarece numărul de rotoare era 3 (dar puteau fi în orice ordine), iar setarea inițială a constat din trei litere ale alfabetului latin, numărul de opțiuni a fost . Aceasta a fost semnificativ mai mică decât , ceea ce a făcut posibilă, folosind mașinile Enigma construite (sau furate), să se întocmească un catalog care să conțină toate lanțurile posibile. Această lucrare a durat aproape un an, dar rezultatul a fost capacitatea de a citi corespondența germană [6] .
După cum notează Singh, capacitatea de a împărți problema în două componente (setări rotoare și setări plugboard) a permis lui Rejewski să facă față acestei sarcini, precum și ajutorul atât a matematicienilor Cipher Bureau, cât și a lui Schmidt [6] :
Documentele lui Ashe au devenit mană din cer - toate ușile s-au deschis în același moment.
Text original (engleză)[ arataascunde] Documentele lui Asche au fost primite ca mana din ceruri și toate ușile au fost imediat deschise. – Marian Rejewski [6]După ce s-au restabilit setările rotorului de zi, a rămas să se descopere setările plăcii de conectare. Din punct de vedere criptografic, a fost un simplu cifru monoalfabetic , limitat suplimentar la doar 6 perechi de substituții de litere. Adesea, textul nici măcar nu avea nevoie să fie supus criptoanalizei de frecvență, ci doar să se uite la linii precum „alliveinbelrin” ( sosesc la Berlin cu înlocuitorul R ↔ L) și altele care erau ușor de restaurat „cu ochi” [6] .
În 1934, Germania a început să reconfigureze poziția rotoarelor în fiecare lună în loc de fiecare trimestru. Ca răspuns la aceasta, Marian Rejewski a conceput un dispozitiv numit „ciclometru” care vă permite să recreați rapid catalogul de cicluri [8] .
Pe 15 septembrie 1938, Germania a schimbat procedura de criptare, făcând imposibilă utilizarea cataloagelor compilate folosind un ciclometru. Criptografii polonezi au fost nevoiți să caute alte metode de decriptare. Așa a fost utilizarea mașinilor bombe și a tablelor perforate ale lui Zygalski [7] .
Pe 15 decembrie 1938, Germania a adăugat rotoarele al 4-lea și al 5-lea, iar la 1 ianuarie 1939, a crescut numărul de conexiuni plugboard de la 6 la 10. Toate acestea au îngreunat mult mai mult criptoanaliza lui Enigma [6] [7] .
În vara anului 1939 , când inevitabilitatea unei invazii a Poloniei a devenit evidentă, biroul a predat rezultatele muncii sale serviciilor de informații britanice și franceze. Deși matematicienii polonezi nu au reușit niciodată să spargă cifrul, printre rezultate s-au numărat copii „în direct” ale mașinii și „Bomba” electromecanic, care a constat din două Enigme pereche și a ajutat la decriptare, precum și tehnici unice de criptoanaliza [1] .
Lucrări suplimentare privind piratarea Enigma au avut loc la Station X, un centru secret de informații britanic cunoscut mai târziu sub numele de Bletchley Park .
Veteranul ofițer de informații militare Alistair Denniston a fost numit lider de proiect . Lucrarea de descifrare a fost condusă de colegul lui Denniston din Camera nr. 40 , renumitul lingvist și criptoanalist Alfred Knox ( " Dilly" Knox ). Profesorul de matematică Gordon Welchman a fost responsabil pentru organizarea generală a lucrării . Denniston a început să recruteze criptoanalisti pe baza inteligenței: lingviști, matematicieni, jucători de șah, campioni în rezolvarea cuvintelor încrucișate , egiptologi și chiar paleontologi . 1] . În special, celebrul maestru de șah Stuart Milner-Barry a fost unul dintre primii care au fost acceptați . Printre matematicieni a fost un tânăr profesor de logică din Cambridge - Alan Turing [1] [Notă. 2] .
Interceptarea mesajelor radio inamice a fost efectuată de zeci de posturi de recepție, care aveau numele de cod „ Y-station ”. Bletchley Park a primit mii de astfel de mesaje zilnic. Bletchley Park avea la dispoziție o copie exactă a Enigma, așa că descifrarea mesajelor s-a redus la selectarea instalării de discuri și, pentru modelele ulterioare, a unui comutator plug-in. Complexitatea sarcinii a fost agravată de faptul că setările rotoarelor se schimbau zilnic, astfel încât serviciile de decriptare funcționau non-stop în trei schimburi [Notă. 3] .
Designul Enigmei, atunci când este utilizat corect, a asigurat un secret aproape complet [Notă. 4] . În practică, totuși, utilizatorii germani ai Enigma au fost adesea neglijenți, dând indicii analiștilor britanici (astfel de indicii erau numite cribs în argoul studențesc englez ). Metoda de decriptare s-a bazat pe utilizarea și sistematizarea unor astfel de erori.
Sugestiile au fost orice texte repetate frecvent, cum ar fi salutări, numere (codificate în funcție de pronunție: „unu”, „două”, etc. [Nota 5] ). Toate indiciile au fost introduse într-un index de card (Index) împreună cu contextul: scrierea de mână a operatorului radio, locul și ora transmiterii etc.
În lipsa numărului necesar de indicii, mai ales în ajunul operațiunilor majore, s-au luat măsuri speciale pentru obținerea acestora. Această tehnică a fost denumită de cod „ grădinărit ” ( în engleză grădinărit ). De exemplu, înainte de plecarea următorului convoi polar , a fost efectuată o exploatare demonstrativă a unei anumite secțiuni a mării. Dacă inamicul a raportat rezultatele deminarii, indicând coordonatele cunoscute anterior, aceasta a dat indicii dorite.
Unul dintre principalii teoreticieni ai lui Bletchley Park a fost Alan Turing . După ce a studiat materialele poloneze, Turing a ajuns la concluzia că nu va mai fi posibil să se folosească abordarea anterioară cu o enumerare completă a mesajelor. În primul rând, ar necesita crearea a peste 30 de mașini de tip polonez, care a fost de multe ori bugetul anual al „Stației X”, iar în al doilea rând, ar putea fi de așteptat ca Germania să poată corecta defectul de proiectare pe care sa bazat metoda poloneză. . Prin urmare, și-a dezvoltat propria metodă, bazată pe enumerarea secvențelor de caractere din textul sursă.
În curând, germanii au adăugat un dispozitiv de comutare la designul Enigma, extinzând astfel semnificativ numărul de opțiuni de cod. Problema care a apărut pentru britanici a fost rezolvată de Gordon Welchman , propunând proiectarea „tabliei diagonale”. Ca rezultat al acestei lucrări, mașina criptoanalitică Bombe a fost construită în august 1940 [Notă. 6] . De-a lungul timpului, în Bletchley Park au fost instalate peste 200 de mașini [1] , ceea ce a făcut posibilă creșterea ratei de decriptare la două până la trei mii de mesaje pe zi [9] [Notă. 7] .
Deși Bombe a suferit unele modificări în detaliu, aspectul său general a rămas același: un dulap cântărind aproximativ o tonă, un panou frontal doi pe trei metri și 36 de grupuri de rotoare pe el, câte trei în fiecare. Utilizarea mașinii necesita abilități speciale și a fost foarte dependentă de calificările însoțitorilor - femei voluntare din Serviciul Auxiliar pentru Femei al Marinei [Notă. 8] . Ulterior, când o parte din muncă a fost transferată în Statele Unite, împreună cu tehnologiile, unii dintre angajați au fost trimiși [1] .
Din când în când, Germania a făcut modificări structurale la mașină sau a consolidat într-un fel protecția criptografică. În astfel de cazuri, criptoanaliștii din Bletchley Park au fost neputincioși și a fost nevoie urgentă de muncă suplimentară pentru a găsi o descriere a modificărilor, sau cel puțin copii noi ale instrucțiunilor și mașinilor Enigma [1] .
În 1940, Marina Germană a făcut câteva modificări la mașină. Abia după capturarea submarinului U-110 la 9 mai 1941, împreună cu câteva copii noi ale mașinii, criptoanalistii britanici au putut înțelege schimbările [1] .
În 1942 , după punerea în funcțiune a unei mașini cu patru rotoare, Bletchley Park nu a putut descifra mesaje timp de șase luni. Abia la 30 octombrie 1942, nava antisubmarin Petard , cu prețul vieții a doi marinari, a capturat Enigma modernizată de pe submarinul U-559 [1] .
La 4 iunie 1944, Marina SUA a capturat o mașină de cifrat Enigma cu coduri pe submarinul U-505 .
Aceasta este găina mea care depune ouă de aur, dar nu chicotește niciodată.
Winston Churchill pe Bletchley ParkGuvernul britanic a făcut tot posibilul pentru a-și ascunde succesul în descifrarea cifrurilor germane atât de inamic, cât și de conducerea URSS. În acest scop, toate acțiunile bazate pe datele programului Ultra trebuiau însoțite de operațiuni de mușamalizare, mascând adevărata sursă de informații [Notă. 9] . Deci, pentru a transfera informații de la Ultra în URSS, a fost folosită organizația elvețiană Lucy , care, potrivit legendei , avea o sursă în fruntea conducerii germane. Informațiile primite de la Lucy au fost transmise URSS de către rezidentul serviciilor secrete sovietice din Elveția, Sandor Rado [Notă. 10] .
Zboruri de recunoaștere fictive, spectacole radio etc. au fost folosite pentru a deghiza Ultra .
Existența programului Ultra era cunoscută unui cerc strict limitat de oameni, al căror număr era de aproximativ zece persoane. Informațiile necesare au fost transmise la destinație de către o rețea de unități de informații detașate la sediul comandanților armatei și marinei. În același timp, sursa informațiilor nu a fost dezvăluită, ceea ce a condus uneori la subestimarea de către comandamentul britanic a informațiilor destul de fiabile ale Ultra și pierderi mari (vezi. Moartea portavionului Glories ).
Printre informațiile primite de Marea Britanie s-au numărat informații despre pregătirile pentru invadarea URSS . În ciuda riscului dezvăluirii sursei, informația a fost transmisă guvernului sovietic [10] . Totuși, Stalin a cerut ca informațiile să provină din trei surse independente [11] [12] [Notă. 11] .
În ciuda temerilor legate de capacitatea Germaniei de a asculta comunicațiile radio sovietice, la 24 iulie 1941, Churchill a ordonat ca informațiile obținute în urma Operațiunii Ultra să fie partajate cu URSS , sub rezerva eliminării complete a riscului de a compromite sursa [13] [Notă. 12] .
Unii autori subliniază că, din punct de vedere modern, cifrul Enigma nu era foarte fiabil [1] . Cu toate acestea, la un moment dat, fiabilitatea sa absolută nu a ridicat niciun dubiu în rândul specialiștilor germani: până la sfârșitul războiului, comandamentul german a căutat motive pentru scurgeri de informații clasificate oriunde, dar nu în dezvăluirea Enigma. De aceea, succesul spărgătorilor de coduri britanici a devenit o contribuție deosebit de valoroasă la victoria asupra nazismului.
După sfârșitul războiului, aproape toate mașinile de descifrare au fost distruse. La începutul secolului al XXI-lea, un grup de entuziaști britanici au recreat mașina Colossus [Notă. 13] , care a durat aproximativ 10 ani [9] .
Criptografia celui de-al Doilea Război Mondial | |
---|---|
Organizații | |
Personalități | |
Cifre și dispozitive de criptare | |
Dispozitive criptoanalitice |