Британский проект «Ультра» , машина «Колосс»
Казалось бы, сделано все для
невозможности вскрытия шифровок Энигмы. Наибольшей остроты противоборство шифрования
и дешифрации достигло в многолетнем противостоянии между Англией, к которой на
завершающем этапе присоединилась Америка, с одной стороны, и Германией, с
другой. В этом беспрецедентном для батальной истории поединке можно найти все:
сложнейшие военные операции, личное мужество рядовых и офицеров, предательство,
выдающиеся инженерные и математические достижения. В нем приняли участие и
разведчики, работавшие на СССР. О событиях,
связанных с этой невидимой, но чрезвычайно важной стороной войны, остававшейся
под секретом до 90-х годов, написано множество книг, снят известный фильм
Enigma.
В Англии для
целей дешифровки был разработан супер-секретный проект
«Ультра» . Проект Ultra был одной из самых
засекреченных операций Второй мировой войны, только почти шестьдесят лет спустя
появилась возможность представить его во всей полноте. Сегодня проект Ultra стал
достоянием истории, но нельзя забывать,
что на истории учатся.
Station X
в Блетчли-Парке
В
1939 г.
Британское правительство приняло решение об организации группы дешифровки
немецких радиограмм и взлома шифров машинки «Энигма». Вся последующая шестилетняя работа, нацеленная на борьбу с Enigma,
сосредоточилась в ставшем легендой поместье Блетчли-Парк, находящемся в 80 километрах от
Лондона, в месте, географически равноудаленном от Кембриджа и Оксфорда (см. фото рис.1). Сегодня
она стала одним из предметов национальной гордости британцев.
Эту группу возглавил уже тогда известный математик Алан Тьюринг Эта группа использовала
наработки и идеи
польских математиков и французских
разведчиков.
 Кроме того шла
охота на реально-действующие «Энигмы»,
находящиеся в немецких войсках. В
частности польским подпольщикам удалось раздобыть работоспособный экземпляр
«Энигмы», который они
переправили в Лондон. Большого
успеха в этом добились английские моряки, которым удалось 2-3 «Энигмы» вместе с документацией по
шифровке снять с подбитых немецких подводных лодок.
Итак, английские криптографические службы разместились
в Блетчли- Парке (уединенное поместье в 80 километрах севернее Лондона,
отведенное британским криптологам.) с 1939 г. и почти всю войну читали немецкие шифры.
Однако на первых порах
взлом шифров Энигмы шел тяжело
полученную добытыми ранее колесами (т.е. с помощью «Бомбы» с тремя или четырьмя
рядами дисков), методично, в
ручном режиме перебирая все возможные ключи., т.е
комбинации положения дисков (см. рис. 2).
Код немецкой шифровальной машины «Энигма» был подвергнут анализу с помощью электромеханических
машин, которые носили название «бомбы». Такая «бомба», разработанная Аланом Тьюрингом и Гордоном Уэлшманом (англ. Gordon Welchman),
исключала ряд вариантов путём логического вывода, реализованного электрически.
Большинство вариантов приводило к противоречию, несколько оставшихся уже можно
было протестировать вручную.
В некотором регистре Bombe задавалось искомая
комбинация букв, ее подпирали запрограммированным вращением роторов. Но,
казалось бы простейший электрический компонент — коммутационная доска — внес
колоссальную проблему для расшифровки, поэтому Велчман занимался именно
проблемой борьбы с коммутационной панелью и сумел создать для борьбы с ней
собственный метод «диагональной доски». Тьюринг полностью принял результаты
работы Велчмана, они вместе нашли общее решение по числу регистров и роторов,
Изготовление машины поручили компании British Tabulating Machines (BTM).
Конструктору Гарольду Кину удалось совместить в новой машине замыслы и Тьюринга
и Велчмана. Первая английская криптоаналитическая машина была построена всего
за месяц и в августе 1940 года она была поставлена на эксплуатацию в Блетчли-парке.
В знак уважения к союзникам и признания их успехов ее назвали Bombe на
французский манер, но сохранив польские корни. В последующем BTM выпускала по
одному экземпляру Bombe в неделю, всего за время войны было выпущено 210
устройств. По мере эксплуатации машины изменялись в деталях, но основа
конструкции сохранялась: вес около тонны, размер передней панели примерно два
на три метра, на ней расположено тридцать шесть наборов по три ротора в каждом.
Интерфейс машины «Бомба»
был сложен; многое зависело от обслуживающего персонала. Машины Bombe
обслуживали легендарные девушки-добровольцы (см. рис. 2) из Women’s Royal Naval Service, они
фиксировали результаты и передавали их аналитикам. Когда часть работ по
декодированию была перенесена в США, вместе с технологиями туда были направлены
и сотрудницы Women’s Royal Naval Service.
Получив
начальные сведения от поляков, Алан Тьюринг и Гордон Велчман приступили к
поиску собственных решений. Тьюринг понял, что идти в лоб по польскому пути,
методом полного перебора, бесперспективно: во-первых, потребовалось бы
объединить 60 машин Enigma, а во-вторых, немцы рано или поздно исправили бы
допущенную конструктивную недоработку. Он решил, что стоит работать по тому
же переборному принципу, но не с индикаторами, а с предполагаемыми
последовательностями символов (crig) в закодированном тексте, названными им
полосками (strip) и столбиками (rod).
На базе всей
этой имеющейся информации группе
А.Тьюринга удалось построить электронную
машину на базе радиоламп для расшифровки немецких радиограмм.. Общий вид
этой машины «Колосс» см. на рис.3.
В 1942 году
вступили в строй несколько ЭВМ, специально созданных для этого Аланом
Тьюрингом. Это была первая в мире довольно быстродействующая ЭВМ под названием
"Колосс", специализированная для взлома шифров также
путём перебора, однако скорость электронной машины «Колосс» была намного
выше, чем при ручном переборе.
«Bombe»
в экспозиции Блетчли-парка
Среди важнейших результатов шестилетней работы
Режевского и коллег была и машина, предназначенная для механизации процесса
раскодирования. Она называлась Bomba (см. рис.4)
и состояла из двух спаренных Enigma. Польская Bomba послужила прототипом
для более известной машины Bombe, построенной Аланом Тьюрингом. Но только машинами
не исчерпывается польское наследство. Помимо «живых» Enigma и Bomba англичане
получили в свое распоряжение уникальные методики, разработанные Хенриком Зыгальским.
В дальнейшем судьба раскидала уникальную команду. Кто-то остался в Польше и
прожил там всю жизнь, кто-то погиб во время войны, в том числе и агент Аше,
расстрелянный гестапо в 1944 году. Единственный из всех только Режевский
остался в Англии, но он — вот уж действительно потеха — допуска до работы с
Enigma из-за проблем секретности не получил. Спецслужбы — они и повсюду
спецслужбы. Человек, десять лет отдавший именно этой работе, во время войны был
вынужден заниматься совсем иными вещами.
Рис.4 Общий вид
3-дисковой «Бомбы»
Рис. 2 Ручной перебор вариантов кодов на машине
«Бомба» в Блетчли-Парке
 Рис. 3
Британский Colossus был использован для взлома немецких
шифров в ходе Второй мировой войны.
Во время Второй мировой войны, Великобритания достигла
определённых успехов во взломе зашифрованных немецких переговоров. Код немецкой
шифровальной машины «Энигма» был подвергнут анализу с помощью электромеханических
машин, которые носили название «бомбы». Такая «бомба», разработанная Аланом Тьюрингом и Гордоном Уэлшманом (англ. Gordon Welchman), исключала
ряд вариантов путём логического вывода, реализованного электрически. Большинство
вариантов приводило к противоречию, несколько оставшихся уже можно было
протестировать вручную.
Немцы
также разработали серию телеграфных шифровальных систем, несколько отличавшихся
от «Энигмы». Машина Lorenz SZ 40/42 использовалась для армейской связи высокого
уровня. Первые перехваты передач с таких машин были зафиксированы в 1941 году.
Для взлома этого кода, в обстановке секретности, была создана машина «Колосс» (Colossus). Под руководством А.Тьюринга. Спецификацию разработали профессор Макс Ньюман
(Max Newman) и его коллеги; сборка Colossus Mk I выполнялась в исследовательской
лаборатории Почтового департамента Лондона и заняла 11 месяцев, работу выполнили
Томми Флауэрс (Tommy Flowers) и др.
«Колосс»
стал первым полностью электронным вычислительным устройством. В нём
использовалось большое количество электровакуумных ламп, ввод информации
выполнялся с перфоленты. «Колосс» можно было настроить на выполнение различных
операций булевой логики, но он не являлся тьюринг-полной машиной. Помимо Colossus Mk I,
было собрано ещё девять моделей Mk II. Информация о существовании этой машины
держалась в секрете до 1970-х гг. Уинстон Черчилль лично подписал приказ о разрушении
машины на части, не превышающие размером человеческой руки. Из-за своей
секретности, «Колосс» не упомянут во многих трудах по истории компьютеров.
История контрразведывательного центра
Station X в Блетчли-парке, созданного по непосредственному указанию Уинстона
Черчилля, развивалась со скоростью, которая возможна только в военное время.
Она столь богата событиями, что кратко пересказать ее невозможно — она
нуждается в отдельном детальном представлении. Чтобы представить себе объем
работ, выполненных здесь, достаточно назвать всего лишь одну цифру: в разгар деятельности
число работающих достигало 12 тыс. человек. Обстановка секретности была такова,
что немцы так до конца войны и не узнали об этом центре. Есть мнение, что
бомбардировка Ковентри удалась люфтваффе только потому, английское
правительство, зная о ней заблаговременно, не приняло предупредительных мер,
чтобы только не выдать факт существования Station Х и результаты деятельности.
А вот для СССР события в Station X секрета не
представляли. Во-первых, в Блетчли-парке работал один из членов шпионской «кембриджской
пятерки» Энтони Блант; он сообщил в Москву о том, что секрет Enigma раскрыт. А
далее основным поставщиком информации был самый таинственный, остававшийся до
1990 года неизвестным пятый член «пятерки» Джон Кернкросс. Он служил
переводчиком, имел непосредственный доступ к секретным данным и сообщал в
Москву сведения о военно-стратегических планах германского верховного командования.
В 1943 году им была передана информация о ходе подготовки, проводимой немцами к
операции «Цитадель» на Курском направлении. Из перехваченных переговоров
следовало, что Гитлер решил взять реванш за поражение под Сталинградом и летнее
наступление вермахта развернется в начале июля в районе Курской дуги.
Однако решающее преимущество, и
позволившее, в конечном счете, победить Enigma, обеспечили, конечно же,
теоретики. Безусловно, самой известной личностью из числа работавших здесь
ученых, был Алан Тьюринг, но его окружало созвездие специалистов. Среди них
следует назвать выдающихся криптоаналитиков и математиков, главных идеологов
Блетчли-Парк Гордона Велчмана и Макса Ньюмана, которые раскрыли секрет машины
Lorenz, во много раз превосходившей по своим возможностям Enigma, Тону Фоулера,
создателя электронной машины для дешифрации сообщений закодированных с помощью
машины Lorenz, которая стала преемником Enigma.
Но в начале 1942 года тот же Дениц своим
приказом ввел в обращение новую четырехроторную версию Enigma, что вызывало
необходимость в добыче новых трофеев и модернизации Bombe. Положение касалось безвыходным; более полугода
радиограммы не расшифровывались. Возникший кризис был разрешен только в
октябре, когда противолодочный корабль Petard сумел вынудить подняться на
поверхность подводную лодку U-559. Ценой
жизней двух моряков новая Enigma была доставлена на борт Petard. В декабре
1942-го Блетчли-Парк снова начал бесперебойную поставку информации.
В 1943 году
стало очевидно, что технические возможности и производственные мощности,
которыми располагала Великобритания, становятся недостаточными. Соединенные
Штаты к тому времени вступили в войну, и началась совместная работа англичан с
американскими криптографами. Инженерную
и производственную часть работы передали очень известной в то время компании
NCR. Вновь созданная американская версия Bombe была существенно больше и имела
более эффективную автоматику. Сохранившиеся экземпляры американского варианта
Bombe сегодня хранятся в музеях, в том числе, в Смитсониевском музее в
Нью-Йорке. Роторы новой версии Bombe вращались быстрее, в результате чего расшифровка
занимала меньше времени. К весне 1944 года в США работало 96
экземпляров Bombe. В последующие годы противоборство с Enigma
превратилось в рутинную работу. На этом собственно история борьбы с Enigma
закончилась. В США работала настоящая фабрика по дешифровке, а в
Блетчли-Парк фокус внимания сместился в сторону альтернативного подхода к
противодействию более мощным роторным шифраторам, прежде всего, машине Lorenz.
Этот подход был реализован в машине Colossus, которую можно назвать одним из
первых компьютеров.
Уроки операции Ultra
- Никогда нельзя недооценивать количество денег, времени человеческих
ресурсов, которое может мобилизовать противник.
- Перепоручение секретов машине не всегда эффективно.
- Большое количество ключей не всегда помогает.
- Атаку можно организовать всегда, если есть представление об исходном
тексте.
- Нельзя позволять людям самим генерировать ключи.
- Управление ключами - слабое звено.
- Люди - самое слабое звено.
|