Криптоанализ Энигмы - Польский этап

Первые перехваты сообщений, зашифрованных с кодом Энигмы относятся к 1926 году. Однако прочитать сообщения долгое время не могли. В январе 1929 года коробка с коммерческим вариантом Энигмы случайно попадает на варшавскую таможню. Германия попросила вернуть коробку, после чего её содержимым заинтересовались поляки. По поручению польского «Бюро шифров» машина была изучена специалистами фирмы «AVA», в том числе её руководителем криптоаналитиком Антонием Пальтхом, после чего коробку отправили в германское посольство. Изучение машины не позволило дешифровать сообщения, к тому же германские военные использовали свой, усиленный вариант «Энигмы».

В 1928-29 годах в Польше были организованы первые математические курсы по криптографии. Слушателями были примерно 20 студентов-математиков со знанием немецкого языка. Трое из слушателей — Мариан Реевский, Генрик Зыгальский и Ежи Ружицкий — поступили на службу в «Бюро шифров». Впоследствии именно они получат первые результаты по вскрытию кода «Энигмы».

В 1931 году сотрудник шифрбюро министерства обороны Германии Ганс-Тило Шмидт, ставший уже агентом «Аше», начал передавать французской разведке вышедшие из употребления коды, которые, согласно служебным обязанностям, ему требовалось уничтожать, а также инструкцию по использованию военного варианта «Энигмы». Среди причин, побудивших Ганс-Тило сделать это, было и материальное вознаграждение, и обида на родную страну, не оценившую его успехи во время первой мировой, и зависть к армейской карьере брата Рудольфа Шмидта. Первыми двумя документами стали «Gebrauchsanweisung für die Chiffriermaschine Enigma» и «Schlüsselanleitung für die Chiffriermaschine Enigma». Французская и английская разведки, однако, не проявили интереса к полученным данным — возможно, обе страны пришли к выводу, что вскрыть шифр «Энигмы» невозможно. Полковник французской разведки Гюстав Бертран передал материалы польскому «Бюро шифров» и продолжал передавать им дальнейшую информацию от агента до осени 1939 года.

Роторы «Энигмы»

Ротор «Энигмы» в разобранном виде:
1. кольцо с выемками
2. маркирующая точка для контакта «A»
3. алфавитное кольцо
4. залужённые контакты
5. электропроводка
6. штыревые контакты
7. пружинный рычаг для настройки кольца
8. втулка
9. пальцевое кольцо
10. храповое колесо

Благодаря полученным документам криптоаналитики знали, что для шифрования сообщения оператор машины должен был выбрать из кодовой книги так называемый дневной ключ, который состоял из:

Однако оператор не должен был использовать дневной ключ для шифрования сообщений. Вместо этого оператор придумывал новый ключ из трёх букв и дважды шифровал его с использованием дневного ключа. После чего настройки роторов менялись в соответствии с придуманым ключом и производилось шифрование сообщения.

В декабре 1932 года Реевский получил кодовые книги с дневными ключами для сентября и октября 1932 года. Данные материалы позволили восстановить внутреннюю электропроводку роторов и построить военный вариант «Энигмы». Более ни он, ни его коллеги не имели доступа к кодовым книгам, хотя агент «Аше» их успешно поставлял. Вероятно это было вызвано тем, что начальство хотело заставить криптоаналитиков суметь найти дневной ключ без кодовых книг, чтобы подготовиться к тому моменту, когда агент больше не сможет их поставлять.

Усилия Мариана сосредоточились на анализе уязвимости протокола обмена сообщениями, а именно — на повторении ключа сообщения. Из ежедневных сообщений выбирались первые шесть букв и на их основе составлялась таблица соответствия:

Если сообщений было достаточно, то таблица заполнялась полностью.

Особенность полного варианта таблицы заключалась в том, что пока дневной ключ остаётся без изменений, содержимое таблицы также не меняется. И, с большой степени вероятности, наоборот. Можно было бы составить каталог таблиц… однако их количество равно 26!, что делает эту работу невозможной в обозримое время. Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности. И это ему удалось. Он стал рассматривать цепочки букв следующего вида:

В примере полной таблице выше таких цепочек оказалось 4:

Следующим открытием Мариана стало то, что хотя конкретные буквы зависили от дневной настройки «Энигмы» полностью, количество цепочек и букв в них задавалось только настройками роторов. Так как количество роторов было равно 3, а начальная настройка состояла из трех букв латинского алфавита, то число вариантов было равно 3! * 26 = 105456. Это было значительно меньше чем 26!, что позволило, используя построенные машины «Энигма» составить каталог, содержащий все возможные цепочки. Данная работа заняла почти год, однако результатом стала возможность читать германскую переписку.

Как отмечает Сингх, именно возможность разделить задачу на две составляющих позволили Реевскому справиться с данной задачей, а также помощь как математиков «Бюро шифров», так и Шмидта:

Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Криптоанализ Энигмы - Польский этап