История загадочной и легендарной шифровальной Enigma

Тайно проникнуть в намерения и замыслы противника, выявить его сильные и слабые стороны, предугадать, а часом и предотвратить планы — вот что представляет собою феномен разведки. Начало прошлого столетия по праву заслуживает звания века расцвета искусства разведки и контрразведки. Это статья не воспевание гимна Германии времен Второй Мировой, а еще одно напоминание о том, насколько много усилий было приложено для победы в далеких 40-х годах прошлого столетия. Ведь уже к началу Второй Мировой Германия стала мировым лидером по производству специальной техники в данной области. Разнообразные магнитофоны, в том числе и малогабаритные, миниатюрные микрофоны, системы подслушивания считались лучшими в мире, ведь они были разработаны в соответствии в последними достижениями немецкой науки в области радиотехники и химии. 

Всего несколько экземпляров Энигмы, самой сложной шифровальной машины гитлеровского рейха, смогли пережить войну: преданные солдаты фашистской армии, сдаваясь, уничтожали ее тысячами. Сегодня о технике шифрования, применяемой в легендарной «Загадке» мало кто может рассказать.

После того как войска Юго-Западного и Сталинградского фронтов замкнули кольцо окружения в 1943 году (Сталинградский котел, в котором оказалась почти 300-тысячная вражеская группировка) радисту Герману Кледицу посчастливилось остаться вне окружения. Радист получил последнее зашифрованное на Enigma послание от товарищей, находившихся в котле. Он до сих пор помнит его содержание: в тесном подвале ведем битву Х Враг взялся за огнеметы Х Пусть живет Германия. После чего пришло еще одно сообщение открытым текстом: передай почтение моим родителям.

Германское правительство, пораженное надежностью машины, сохранило все права на нее за собой и начало использовать ее для армии. Enigma была самой сложной системой шифрования, используемой немцами во время Второй мировой войны. Для связи по радиоканалу Морзе с войсками на фронте солдаты использовали гораздо более простую систему: двойное шифрование. 

Герман Кледиц, 1921 года рождения, и Юрген Рейнхольд, 1923 года рождения, одни из немногих выживших свидетелей, которые смогли рассказать о своей работе с Enigma нашему времени.

При Вермахте Кледиц в 1939 году выучился на телефониста, а затем на радиста. Сначала нес службу во Франции в пехотной дивизии, с которой в 1941 году отправился на Восток. Внутри подразделения работали только с двойным шифрованием. В начале 1942 года был переведен в разведывательное подразделение, которое занималось прослушкой и анализом советских сообщений, передаваемых по радиотелеграфу. В дальнейшем подразделение продвигалось по территории СССР, ведя радиоперехват и используя передовые технологии, последней точкой стал Сталинград.

Кледиц был радистом. Анализ перехваченных сообщений проводился другими специалистами (в основном математиками) того же подразделения. Герман мало общался с ними и ничего не знал об их секретной работе. Да и на сегодня информация о работе немецких шифровальщиках во Второй мировой войне крайне фрагментарна.

Однако Кледиц мог предполагать, чем занимались его коллеги. Будучи радистом перед ним стояла задача — передавать по аппарату Морзе сообщения в военный штаб. Чтобы эти строго конфиденциальные данные не попали в руки врага, они были зашифрованы с помощью Enigma. Как вспоминает Кледиц, за шифрование всегда отвечали три человека: один вводил соответствующие буквы на Enigma, второй шифровал результат, а третий записывал его.

Чтобы передача зашифрованных сообщений происходила верно, радист должен был установить правильный ключ (состоящий из цифровых комбинации). У каждого отряда с собой был список кодов, из которого каждый раз офицер отрывал часть, чтобы передать радисту. Такой ключ был действителен в течение 24 часов.

«Мы были убеждены, что Энигма не может быть взломана», — рассказывал Юрген Рейнхольд, один из специалистов другого подразделения. Он был призван в 1941 году, служил в разведывательном отделе в танковых войсках, для чего обучался на протяжении девяти месяцев. В то же время он изучал азбуку Морзе, обучался двойному шифрованию и работе с Enigma. Немцы использовали несколько десятков тысяч этого устройства во время Второй мировой войны — не зная, что британцы прослушивали и расшифровывали большую часть сообщений. 

Юрген Рейнхольд понятия не имел об этом. Для передачи наиболее важных стратегических и государственно важных посланий Энигма была выбор «намбер ван». Лишь после того, как стало известно об уязвимости Энигмы, вернулись к методу двойного шифрования. Как это работало из рассказа Рейнхольда: необходимо было искать вертикальные пары цифр в полях A и B, формировать четырехугольник, формировать следующий четырехугольник и вводить результат пятизначными группами знаков азбукой морзе.

Различие в использовании Энигмы и двойного шифрования на лицо: шифромашина была размером с пишущую машинку и, соответственно, слишком громоздкой для походного снаряжения, а потому непригодна для солдат, сражавшихся на фронте и передвигавшихся пешком. «Бумажно-карандашный» процесс, используемый при двойном шифровании, был лучшей альтернативой для таких отрядов. Кроме того, вести фронта часто-густо устаревали через пару часов, и даже лучшие взломщики кода противника не могли работать настолько быстро.

В ноябре 1942 года отряд Кледица прибыл под Сталинград. Там радиогруппу посетила группа сотрудников румынской разведки. Они были впечатлены работой легендарной Энигмы. «Ах, la machina dechifrata!» — вот что сорвалось с их уст, ведь они были также восхищены высокой безопасностью устройства, не подозревая, что англичанам давно удалось взломать Энигму.

Вскоре после военного успеха СССР и Сталинградского котла, подразделение Кледица было рассеяно. Началось отступление. В Чехословакии разбросанная группа снова собралась для того, чтобы 9 мая 1945 года уничтожить свой экземпляр Энигмы. Еще во время учений радиооператоры были обучены некоторым вещам: Enigma никогда не должна попасть в руки врага, а записанный на бумаге ключ шифрования должен быть съеден во время бедствия. Радисты даже практиковали «поедание» бумаги.

Юрген Рейнхольд пережил окончание войны в Венгрии. Даже после окончания войны 8 мая 1945 года он все еще использовал шифромашину. Он хотел покинуть Венгрию и попасть к британцам, но боялся Красную Армию. При помощи зашифрованных на Энигма посланий, он под руководством бывших товарищей смог достичь пункта назначения. Его образец шифромашины был надежен: устройство всегда работало безупречно от начала и до самого конца. После Юрген, взяв молоток, уничтожил последнюю Enigma.

Поскольку большинство солдат уничтожили свои Enigma, на сегодняшний день сохранилось лишь пару экземпляров криптомашины. Коллекционеры готовы заплатить около 20 000 евро за легендарную Enigma, а стоимость спецмоделей еще выше.

Простота конструкции, высокая надежность работы, а главное отличная стойкость шифра — те параметры, которые сделали криптомашину Enigma известной на столетия. Электромеханический шифратор впервые появился после Первой мировой войны. В 1917 году американец Эдвард Хепберн создал роторную шифровальную машину, ее то позже и назвали «Enigma». Она подключалась к электрической пишущей машинке. В 1923 году берлинский инженер Артур Шербиус создал независимую промышленную версию Enigma. 

Со временем свет увидела особая модификация, предназначенная для военно-морских сил, от обычной Enigma она отличалась количеством шифрующих роторов.

Большое семейство различных машин Enigma разрабатывалось в период с 1923 по 1945 год. Условно семейство можно разделить на две ветви: машины с более сложным механизмом — выводили информацию непосредственно на бумагу, и более простые, выпускаемые с лампами накаливания. 

Enigma А — Die Handelsmaschine (коммерческая машина) представляла собой печатную шифровальную машину, разработанную в 1923 году Scherbius & Ritter в Берлине (Германия). Это был первый шифровальный аппарат, выпускаемый под брендом Enigma. Насколько известно в настоящее время нет сохранившихся примеров данной модели. Ненадежность печатного механизма Enigma А привела к разработке новой модели машины в 1924 году.

Schreibende Enigma

У новой модели появился литерный рычаг (Typenhebel) — точно такой же, как у обычной пишущей машинки. Из-за механических и производственных проблем «внедрение» криптомашины было отложено до 1926 года. В 1926 году ее сменила Die Schreibende Enigma (печатная Enigma). 

Машина с 4 роторами шифрования и 28 электрическими контактами с каждой стороны, с механизмом зубчатого колеса с пошаговым смещением. Кроме того каждое зубчатое колесо обладало различным количеством зубьев, что обеспечивало длительный период шифрования и нерегулярный (то есть менее предсказуемый) степпинг. Четыре ротора шифрования были установлены внутри машины, начальная позиция им задавалась 4 ручками (справа). Вставив рукоятку в пятую ручку (находилась в самом верху) можно было запустить весь шифровальный механизм. Над роторами шифрования находился 5-значный счетчик, с его помощью подсчитывалось количество символов, введенных на клавиатуре.

На передней части криптомашины располагалась ручка для выбора 3 режимов: шифрование, дешифрование и обычный текст. Если задавался режим «обычный текст», Энигма работала как простая пишущая машинка.

В верхней части машины, сзади, находился действующий принтер, как у стандартной электрической пишущей машинки той эпохи. Он состоял из каретки для бумаги и лепесткового принтера. При создании зашифрованного текста символы печатались группами из 5 букв в каждой, после автоматически ставился пробел. В одну строку помещалось десять таких групп (50 символов). На клавиатуре были буквы, цифры, знаки пунктуации, и пробел. Две клавиши Shift использовались для переключения между буквами и цифрами. 

Schreibende Enigma была подвержена механическим неполадкам, потому было решено разработать еще одну модель. Она была представлена в 1929 году и стала известной как Enigma Model H29 или просто Enigma H. Н29 — последняя модель в серии печатных машин марки Enigma. Но, увы, эти модели были ненадежны, и, несмотря на усовершенствования, на практике на них поступало много жалоб.

Enigma A

Именно Enigma A, которая изначально была намного меньше и стоила дешевле, превратилась в Enigma I — основное устройство шифрования немецкой армии во время Второй мировой войны. Портативная Enigma А помещалась в деревянном ящике, в ней впервые были применены электролампочки. 

В ноябре 1924 года машину можно была приобрести за 500 долларов. При покупке 10 и более единиц цена составляла 420 долларов, а при оптовой закупке от 50 единиц — 400 долларов. Известно, что существовало несколько вариантов машины, но ни один из них не сохранился.

Согласно описанию в сохранившихся документах, именно так выглядела Enigma A (фото выше). Ее габариты составляли 27 х 23 х 13 см, а вес около 5 кг. Клавиатура состояла из 26 клавиш, разделенных на два ряда. Над каждым рядом находились соответствующие лампочки. Клавиши были пустыми, сверху можно было вписать любой символ. 

Enigma B

Enigma B — электромеханическая шифровальная роторная машина, была представлена в конце 1924 года компанией Cipher Machine Corporation (ChiMaAG) в Берлине (Германия). Как и у ее предшественницы Enigma A, здесь использовались лампочки. 

Известны две версии Enigma B: ранний вариант с двумя рядами клавиш спереди и двумя рядами лампочек над роторам; двумя несъемными роторами шифрования и подвижным контактным отражателем в центре.

В более поздней версии один ротор шифрования был съемным. Клавиатура была устроена немного иначе чем у обычной пишущей машинке, символы располагались в алфавитном порядке. Панель ламп теперь находилась в центре машины, а роторы перемещены назад.

Буква W отсутствовала, были добавлены Å, Ä and Ö в правом нижнем углу. В то время W не использовалась в официальном шведском языке, за исключением имен, иностранных слов и заимствований, да и в этом случае она могла быть заменена на VV (double-V).

Считается, что сохранившихся примеров ранней модели В не существует. Но есть как минимум два экземпляра поздней модели (A-133 и A-134), они стали частью коллекции. Различия между этими двумя версиями настолько велики, что более поздняя является скорее переходом к Enigma C.

В A-133 было три движущихся роторов шифрования — на одном буквы (A-O), а на двух других цифры (01-28) — и фиксированный отражатель (FM), установленный слева от роторов. Количество возможных настроек — 2 891 341 824.

Enigma C — электромеханическая роторная шифровальная машина, была представлена в середине 1925 года компанией Cipher Machine Corporation (ChiMaAG) в Берлине (Германия). Как и в ее предшественницах, Enigma A и Enigma B, в ней использовались лампочки.

Составляющие Enigma С: 26-буквенная клавиатура для ввода открытых сообщений; 26 лампочек, которые при включении подсвечивали нужные буквы шифрованного текста; источник питания (3,5-вольтовая батарея или ее эквивалент); три съемных контактных колеса, которые вращались на общей оси; неподвижный контактный отражатель; неподвижное контактное колесо ввода.

Военная Enigma

Enigma I — это электромеханическая шифровальная машина, разработанная в 1927/29 годах для немецкой армии и введенная в эксплуатацию в 1932 году. За основу была взята Enigma D, был добавлен фиксированный отражатель и панель управления спереди. Машина использовалась во время Второй мировой войны и была известна под разными названиями. С декабря 1938 года Enigma снабдили пятью дисками вместо трех: три — в машине, два выносных. Немецкие военные настояли на внесении изменений, значительно повысивших стойкость машины. Самым важным из них было введение коммутатора, который размещался под клавиатурой. 26 разъемов коммутаторов соединялись попарно 13-ю короткими кабелями. Это устройство давало возможность на этапе ввода и вывода менять местами буквы алфавита, составляющие пары. 

Данный экземпляр был найден в Италии, в поезде среди потерянного багажа в конце Второй мировой войны.

Enigma I использовалась как Армией так и ВВС, позже ВМФ Германии, она была известна здесь как M1, M2, M3. Единственная очевидная разница между армейской версией и версией военно-морского флота состояла в том, что диски последней вместо цифр имели буквы (A-Z). Различные производители изготовили около 20 000 таких военных машин, но лишь немногие «выжили» до наших дней.

До 1932 года все коммерческие модели Enigma были в свободном доступе на международном рынке. Позже все коммерческие и международные продажи одобрялись немецкой армией. Enigma H была продана венгерской армии, но никогда не пользовалась популярностью из-за высокой цены. Помимо того, немцы продолжали продавать Enigma швейцарской и голландской армиям. 

Первые машины Enigma были разработаны в 1923 году компанией «Scherbius and Ritter», позже переименованной в «Gewerkschaft Securitas» (объединение по безопасности), а через несколько — в шифровальные машины AG. После кончины Шербиуса в 1929 году компания перешла в руки к другому владельцу, в 1933 году немецкая армия приобрела права на производство машины Enigma и название компании было снова изменено на Heimsoeth and Rinke.

Enigma Z

Довольно необычная вариация Enigma. Хотя ее дизайн был явно основан на Enigma D, но в ней было всего 10 ключей и 10 ламп, каждая из которой обозначена цифрами от 0 до 9. Она использовалась для шифрования числовых сообщений (то есть сообщений, которые были предварительно закодированы), например отчеты о погоде. Буква Z, вероятно, обозначала Ziffern или Zahlen (цифры). Официальное название криптомашины Z30. Всего существовало две версии Enigma Z: стандартная и улучшенная.

О существование Z30 впервые стало известно после публикации статьи в одном испанском журнале Arthuro Quirantes (апрель 2004 год). Судя по документам, которые были обнаружены в испанских архивах, машина была предложена правительству в ноябре 1931 года вместе с другими моделями.

Польский прорыв (1933)

В 1930 году Польское бюро шифров, Biuro Szyfrów (специальное подразделение польской военной разведки) первым предприняло попытку взломать шифр Enigma. Будучи ближайшими соседями Германии, здесь очень хорошо знали об опасности другого. Начиналось исследование коммерческой версии Enigma.

Первыми встревожились поляки. Следя за опасным соседом, в феврале 1926 года они вдруг не смогли читать шифровки немецкого ВМФ, а с июля 1928 года — и шифровки рейхсвера. Стало ясно: там перешли на машинное шифрование.

Бюро наняло на работу троих молодых блестящих математиков из Познанского университета: Мариан Реевский, Ежи Ружицкий и Генрих Зыгальский. Они то и начали работать над шифром Enigma, имея всего лишь несколько перехваченных сообщений.

Мариан Реевский занялся проблемой в конце 1932 года, и через несколько недель добился первого прорыва: разобрал секретную внутреннюю разводку Enigma. Вместе со своими коллегами он принялся разрабатывать различные техники расшифровки немецкого трафика.

Генрих Зыгальский разработал так называемые листы Зигальского. Позже метод листов Зыгальского был автоматизирован — созданием легендарной Bomba.

Их успех был основан на чисто математическом анализе, чему способствовала полученная информация от немецкого шпиона по имени Ханс-Тило Шмидт (кодовое имя Asche), а также коммерческая Enigma, перехваченная на польской почте. Позже они приобрели коммерческую Enigma и использовали всю собранную информацию, чтобы преобразовать машину в военную. Эта переделанная машина и стала широко известной польской Enigma.

Начиная с 1930 года, немцы использовали очень простую схему управления ключами, случайно выбранный ключ сообщения отправлялся дважды в зашифрованном виде в начале каждого сообщения. Это позволило относительно легко восстановить ежедневный ключ ручными методами.

Основываясь на информации, представленной поляками, британский математик Алан Тьюринг разработал легендарную Turing-Welchman Bombe. Более продвинутая версия криптологической Бомбы — электронно-механической машины для расшифровки кода Enigma.

В Блетчли-Парке в военное время было установлено 212 машин типа Bombe, с их помощью удавалось расшифровывать до 3 тысяч сообщений в день. После войны все Bombe были уничтожены. Через 60 лет с помощью подробных чертежей и описаний к ним машина была восстановлена, на это ушло 10 лет работы. 

Принцип работы разработанного Тьюрингом дешифратора состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна структура дешифруемого сообщения или часть открытого текста.

До и во время Второй мировой войны Enigma была источником вдохновения для разработки других криптомашин, таких как британский Typex и американская Sigaba. И даже после Второй мировой войны некоторые шифровальные машины были основаны на том же принципе, что и Enigma. Это американская KL-7, русская фиалка и швейцарская Nema.

_____________________________________________________

✒️Подписывайтесь на наш Telegram канал «Гранит науки»
✒️Читайте нас на Яндекс Дзен

📩У нас есть страница на Facebook и Вконтакте
📩Журнал «Гранит Науки» в Тeletype
📩Прислать статью [email protected]
📩Написать редактору [email protected]