Математики, шпионы и хакеры. Кодирование и криптография - [19]
Некоторые версии машины «Энигма»
Британцы принимают эстафету
Обновление машин «Энигма» не было случайным: Германия уже начала агрессивную экспансию в Европу с аннексии Чехословакии и Австрии и планировала вторжение в Польшу. В 1939 г. в связи со вспыхнувшим в сердце Европы конфликтом и завоеванием их страны поляки передали все машины «Энигма» и сведения о них британским союзникам, которые в августе того же года решили объединить свои ранее рассредоточенные криптоаналитические отделы. Новым центром был выбран особняк, расположенный на окраине Лондона, в поместье Блетчли-Парк. В команду Блетчли-Парка был включен блестящий криптоаналитик, молодой кембриджский математик Алан Тьюринг. Он был мировым авторитетом в тогда еще только зарождавшейся теории вычислений и был открыт для работы на новых, революционных проектах. Расшифровка усовершенствованных машин «Энигма» оказалась серьезным импульсом для ускоренного развития теории вычислений.
Эксперты за работой в Блетчли-Парке, где был расшифрован код «Энигмы».
Эксперты Блетчли-Парка сосредоточились на расшифровке коротких фрагментов зашифрованного текста, содержание которых они примерно знали. Например, благодаря «полевым» шпионам было известно, что немцы около шести вечера каждый день передавали кодированные сообщения о метеорологических условиях в различных точках вдоль линии фронта. Таким образом, можно было с достаточной степенью уверенности ожидать, что сообщение, перехваченное вскоре после этого часа, содержало зашифрованные версии таких слов, как «погода» и «дождь». Тьюринг изобрел электрическую систему, которая менее чем за пять часов позволяла воспроизвести все возможные 1054650 комбинаций расположения трех роторов.
В эту систему вводили зашифрованные символы, которые по их длине или другим признакам, возможно, соответствовали словам «погода» и «дождь».
Предположим, мы подозреваем, что зашифрованные символы FGRTY соответствуют слову BREAD («хлеб»). После введения шифровки в машину, если при каком-то положении роторов получалось слово BREAD, криптоаналитики знали, что найден ключ, соответствующий конфигурации начальных позиций роторов. Затем оператор вводил зашифрованный текст в настоящую машину «Энигма» с роторами, расположенными в соответствии с найденным ключом. Если машина показывала, например, расшифрованный текст DREAB, было ясно, что часть шифра связана с конфигурацией коммутационной панели и включает перестановку букв D и В. Таким образом криптоаналитики получали весь шифр. Секреты «Энигмы» постепенно раскрывались. В процессе разработки и совершенствования вышеупомянутых аналитических методов команда Блетчли-Парка построила первую в истории программируемую вычислительную машину, названную Colossus.
Colossus, предшественник современного компьютера, в Блетчли-Парке. Фотография, сделанная в 1943 г., показывает панель управления сложного устройства.
Япония разработала две собственные системы шифрования: Purple («Пурпурный код») и JN-25. Первая из них предназначалась для дипломатической связи, а вторая — для военных сообщений. Оба шифра использовали механические устройства.
JN-25, например, работал на алгоритме подстановки, который переводил символы японского языка (порядка 30000 знаков) в ряд чисел, определенных случайными таблицами из пяти групп чисел. Несмотря на меры предосторожности, предпринятые в Японии, англичане и американцы взломали «Пурпурный код» и шифр JN-25. Сведения из расшифрованной переписки получили кодовое название «Мэджик» и оказали значительное влияние на военные конфликты в Тихом океане, в частности, на сражение в Коралловом море и у атолла Мидуэй в 1942 г. Сведения «Мэджик» были также использованы для планирования стратегических задач, таких как перехват и уничтожение самолета японского адмирала Ямамото год спустя.
* * *
БЛЕСТЯЩИЙ УМ
Алан Тьюринг (слева) родился в Англии в 1912 г. Даже в молодости он демонстрировал большие способности к математике и физике. В 1931 г. он поступил в Кембриджский университет, где увлекся работами логика Курта Гёделя по общей проблеме неполноты любой логической системы. За три года до того он опубликовал работу о теоретической возможности создания машины, способной выполнять вычислительные алгоритмы, такие как сложение, умножение и т. д.
Вдохновленный работами Гёделя, Тьюринг в 1937 г. развил свои идеи о доказательствах и вычислениях и сформулировал принцип «универсальной машины», способной выполнять любые мыслимые алгоритмические действия. Так появилась одна из основ современной информатики. За два года до того Тьюринг познакомился с крупным венгерским математиком Яношем фон Нейманом, который к тому времени жил в Соединенных Штатах и носил имя Джон. Фон Нейман, считающийся «вторым отцом» информатики, предложил Тьюрингу хорошо оплачиваемую и престижную работу в Принстоне. Однако Тьюринг предпочел богемную атмосферу Кембриджа и отклонил предложение.
В 1939 г., когда началась война, он присоединился к британской команде криптоаналитиков в Блетчли-Парке. За свою работу во время войны он был награжден Орденом Британской империи. Но Тьюринг был гомосексуалистом, что было запрещено законом в то время, и в результате приговора в 1952 г. потерял право работать на секретных проектах правительства. Глубоко подавленный, Алан Тьюринг покончил жизнь самоубийством 8 июня 1954 г., приняв цианистый калий.
