Криптологическая бомба

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Криптологическая бомба — аппарат, предложенный польским криптологом Марианом Реевским и разработанный в 1938 г. совместно с двумя его коллегами-математиками Ежим Рожицким и Генрихом Зигальским для систематической расшифровки сообщений, зашифрованных немцами при помощи Энигмы.

История[править | править вики-текст]

Немецкая Энигма использовала комбинацию ключей, чтобы контролировать работу машины: расположение роторов, позиции роторов, настройка колец для каждого ротора, первоначальная настройка для каждого ротора и настройки коммутационной панели. Ротор настраивался с помощью ключа из трех букв (например, «NJR»). Операторы немецкой Энигмы выпускали списки таких ключей, по одному каждый день. Для дополнительной безопасности, тем не менее, каждое индивидуальное сообщение было зашифровано с использованием дополнительной модификации ключа. Оператор случайно выбирал настройки ротора для каждого сообщения (например, «PDN»). Ключ этого сообщения был бы набран дважды («PDNPDN») и зашифрован с использованием дневного ключа. В этот момент каждый оператор сбрасывал машину на ключ сообщения, который впоследствии использовался в дальнейшем. Поскольку конфигурация комплекта роторов Энигмы изменилось с каждым углублением ключа, повторение не будет очевидным в шифротексте, так как одни и те же буквы открытого текста будут зашифрованы в различные буквы шифротекста (например, «PDNPDN» может стать «ZRSJVL»).

Коммутационная панель Энигмы с двумя подключенными кабелями (десять использовалось во время Второй мировой войны). Это усовершенствование значительно увеличило безопасность системы

Эта процедура, казавшаяся безопасной немцам, всё же была криптографической ошибкой. Используя то, что первые три буквы сообщения были такие же как и вторые три, польский криптолог Мариан Реевский мог определить внутренние электрические соединения Энигмы и, таким образом, восстановить логическую структуру устройства. Только общие черты машины предполагались, на примере коммерческого варианта Энигмы, которую немцы, как известно, использовали дипломатически. Военные версии были достаточно различны, так что они предоставляли совершенно новую проблему. Проделав большую работу, поляки всё же должны были полностью проверять каждый из потенциальных ключей, чтобы взломать зашифрованное сообщение. С учётом тысяч таких возможных ключей и растущей сложностью Энигмы и производимых ею ключей, это становилось все более и более сложной задачей.

Для механизации и ускорения процесса Реевский, гражданский математик, работающий в Бюро шифров польского Генерального штаба в Варшаве изобрёл криптологическую бомбу, вероятно в октябре 1938 года. Каждая бомба (шесть было собрано в Варшаве для Бюро шифров перед сентябрём 1939 года) по существу представляла собой совокупность из шести машин Энигма и была эквивалентна по мощности сотне работников.[1]

Метод бомбы был основан, как и более ранний польский метод «гриль», на том факте, что коммутационная панель не изменяла все буквы. Но в то время, как метод гриль требовал неизменными пары букв, метод бомбы требовал неизменной только одну. Следовательно, он мог быть применён даже, если количество разъемов соединения было от пяти до восьми. В середине ноября 1938 года бомбы были готовы и восстановление ежедневных ключей занимало теперь около двух часов.[2]

Название «бомба» была предметом восхищений и спекуляций. По одной из версий, скорее всего недостоверной, возникшей от польского инженера и офицера Тадеуса Лисицки(который знал Реевсого и его коллегу Генриха Зыгальского во время войны в Великобритании, но никак не связанного с Бюро шифров), Ежи Рожицкий (самый молодой из трёх криптологов Энигмы и который погиб в крушении пассажирского корабля в Средиземноморском море в январе 1942 года) дал название «бомба» в честь мороженого десерта того же имени. Эта история кажется неправдоподобной, поскольку Лисицки не знал Рожицкого. Реевский сам заявил, что устройство было названо «бомбой» «из-за отсутствия лучшей идеи».[3]

Криптологическая бомба, созданная Реевским для взлома сообщений Энигмы. 1-Роторы; 2-электродвигатель; 3-переключатели

Пожалуй, наиболее правдоподобное объяснение дается техником Бюро шифров Чеславом Бетливски: работники BS-4, немецкой секции Бюро шифров, окрестили машину «Бомба» (также, как вариант, «стиральная машина») из-за характерного приглушенного шума, который она производила во время работы[4].

Согласно со сверхсекретным докладом армии США от 15 июня 1945 года:[5]

Машина под названием «Бомба» используется для ускорения решения. Первая машина была создана поляками и представляла собой несколько управляемых вручную машин Энигма. Когда возможное решение находится, часть машины падает на пол и издаёт громкий звук. Отсюда название «бомба».

До 25 июля 1939, поляки взламывали сообщения Энигмы на протяжении шести с половиной лет, не сообщая своим французским и британским союзникам. 15 декабря 1938 года были введены два новых ротора, IV и V. Как писал Реевский в 1979 критике приложении 1, том 1 (1979), из официальной истории британской разведки во время Второй мировой войны «мы быстро нашли [проводку] в [новых роторах], но их ведение […] повысило число возможных последовательностей барабанов с 6 до 60 […] и, следовательно, в десять раз увеличила работу для поиска ключа. Таким образом, изменение не было качественное, но количественное. Мы должны были бы заметно увеличить персонал для работы с бомбой и для производства листов Зыгальского (теперь были необходимы 60 серий по 26 листов, в то время как до встречи 25 июля 1939 года, мы имели только два таких готовых серии) и для манипуляций с листами.»[6]

Даже при том, что одновременно могли работать только три ротора, их последовательность могла быть изменена. Так что появилось гораздо больше комбинаций. Это в очередной раз свело к нулю шансы поляков расшифровать сообщения методами, которые они использовали ранее. Но, с помощью математических и других операций во второй половине декабря и в первые дни января 1939 года, внутренние соединения четвёртого и пятого роторов были реконструированы. Тем не менее, несмотря на то что бомбы и перфорированные листы использовались, новая процедура поиска ключа и увеличение количества роторов создавала серьёзные проблемы. Хоть поляки продолжали взламывать шифры немцев без проблем, эти операции всё же требовали больших инвестиций и ресурсов. Всё становилось дороже для поляков, так как им требовалось тренировать новых обученных работников, поддерживать современным оборудованием, защищать линии телетайпа для прямой передачи перехваченных сообщений и повышении числа станций слежения. Также было необходимо большее количество польских Энигм, потому что они постоянно изнашивались.[7]

Принцип работы и устройство[править | править вики-текст]

В своих атаках польские взломщики опирались на явление того, что в ряде перехваченных сообщений, одна буква из ключа, которая была продублированна, чтобы избежать ошибок при передаче, была зашифрована тем же символом. Это привело к группам WAVWHA, в которых первый символ был зашифрован как W на первой и четвёртой позициях. Эти повторения поляки назвали «females»(современный термин «неподвижные») и они также встречаются на второй и пятой или третьей и шестой буквах. По словам польского военного историка Владислава Козачука, эквивалент польского термина ‘samiczka, Plur.samiczki’’произошёл от слова «the same»(тот же самый). Позже слово уже было адаптированно британцами, которые проигнорировали значение выражения.

«Females» могли быть использованы для выведения настройки колес, чтобы восстановить коммутационную панель и в конечном счёте ключ, позволяющем читать все рассылки дня, но 105,456 позиций ротора должны были рассчитываться по определённому шаблону. Если ручное тестирование индикатора занимало бы одну минуту, то время, необходимое для целой операции занимало бы два месяца, и содержимое сообщения было бы стратегически бесполезным.

В результате поляки механизировали задачу. Криптологическая бомба состояла из трех пар наборов роторов Энигмы, управляемых электродвигателем через планетарную передачу. Шесть бомб были быстро собраны в AVA Radio Manufacturing Company в Варшаве в ноябре 1938 года, одна для каждого возможного порядка колец[8].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Marian Rejewski, 1984d, p. 290
  2. Marian Rejewski, 1984c, p. 242.
  3. Marian Rejewski, 1984d, p. 267
  4. Władysław Kozaczuk, 1984, p. 63, note 1.
  5. The US 6812 Div. Bombe Report (англ.) (1944). Проверено 11 декабря 2013.
  6. Marian Rejewski, 1980, p. 80.
  7. Władysław Kozaczuk, 1984
  8. I, David. Resurrecting Bomba Kryptologiczna: Archaeology of Algorithmic Artefacts (англ.). Link Published online: p.167-168 (09 Jul 2009). Проверено 11 декабря 2013.

Ссылки[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]