Дэвид Кан - Взломщики кодов

Подобная длина сводит на нет всякую практическую возможность непосредственного вскрытия шифрсистемы на основе частоты встречаемости букв. Для такого вскрытия требуется примерно 50 букв на каждый шифралфавит, а это означает, что все пять дисков должны по 50 раз совершить свой полный оборот. Никакой криптоаналитик не может всерьез рассчитывать на то, чтобы стать обладателем такого трофея, даже если он сделает это делом всей своей жизни. Те же дипломаты, которые бывают не менее красноречивыми, чем политические деятели, редко поднимаются до подобных высот словоохотливости. Что уж тут говорить о военных и о шпионах, которые издавна славятся своей способностью держать язык за зубами и не тратят слов попусту.

Поэтому при вскрытии дисковых шифраторов криптоаналитик должен опираться на особые случаи, например, на получение открытого текста в полном объеме. Заполучить его криптоаналитик может несколькими путями. Случается, что для шифрования двух и более сообщении применяется одна и та же начальная установка шифрдисков или что эти установки очень близки одна к другой и последовательность шифралфавитов перекрывается на нескольких сообщениях. Иногда двум криптограммам соответствует один и тот же открытый текст (так бывает при рассылке идентичных приказов по нескольким подразделениям). Время от времени открытый текст становится известным в результате ошибок шифровальщика или опубликования дипломатических нот. На практике подобные ситуации встречаются довольно часто, что позволяет криптоаналитику использовать их с наибольшей выгодой для себя.

При вскрытии дисковых шифраторов криптоаналитики обычно применяют методы высшей математики, которые очень хорошо подходят для работы со многими неизвестными, связанными с шифрдисками. В основном этими неизвестными являются перепайки в каждом шифрдиске. Криптоаналитик математически разграничивает их, измеряя сдвиг между входными и выходными контактами. Например, перепайка со входного контакта 3 на выходной контакт 10 означает сдвиг, равный 7. Подобным же образом всем буквам придаются числовые значения, чаще всего «А» = 0, «В» = 1… «Z» = 25. Используя числовые значения известного или предполагаемого открытого текста, криптоаналитик составляет уравнения, в которых сдвиги в нескольких дисках являются неизвестными величинами, и затем решает эти уравнения.

Таковы основные принципы вскрытия дисковых шифраторов. Но их применение на практике обрекает криптоаналитика на самые жестокие испытания интеллекта среди известных человеку. Количество уравнений и неизвестных, кажется, превышает число песчинок в пустыне, а сами уравнения сложны и запутанны подобно гордиеву узлу. Отчасти эта сложность проистекает из необходимости указать все сдвиги по отношению к неподвижной входной и выходной пластине. С другой стороны, это связано с тем, что один сдвиг вычисляется через несколько других. Сдвиг на 3-м шифрдиске может быть известен только как сумма сдвигов на 1-ми 4-м шифрдисках, а сдвиг на 4-м шифрдиске может, в свою очередь, равняться сумме сдвигов на 2-м и 5-м шифрдисках. Таким образом, одно неизвестное может быть выражено через четыре или пять величин. Математическая теория групп очень подходит для решения уравнений такого типа, но она также очень подвержена ошибкам. В результате любое ложное предположение разрастается по древообразным ветвям этих уравнений, как злокачественная опухоль.

Характер сдвигов, восстановленных криптоаналитиком, может оказаться правильным только в относительном смысле, и потребуется дополнительно найти перестановку, с помощью которой можно будет получить абсолютно точные значения этих сдвигов. Кроме того, шифровальщики противника редко делают одолжение, устанавливая шифрдиски в одинаковые первоначальные положения при шифровании всех своих сообщений. Вскрытие также очень сильно затрудняется использованием устройств, которые обеспечивают неравномерное движение шифрдисков. Сам шифровальщик может внести дополнительные поправки, просто переставив шифрдиски. Короче говоря, дисковая шифрсистема создает исключительно сложный и стойкий шифр, составленный из достаточно простых элементов. Кем же были изобретатели этого своеобразного криптографического лабиринта?

Американец Эдвард Хеберн посвятил дисковым шифраторам лучшие порывы своего таланта. Он родился 23 апреля 1869 г. в городе Стриторе в штате Иллинойс. В 19 лет Хеберн отправился на Запад и там долгое время плотничал, строил и продавал деревянные дома. Он был голубоглазым шатеном среднего роста и телосложения. Хеберн носил усы, слыл спокойным, добрым и уравновешенным человеком и очень много читал. Вскоре после того, как ему исполнилось 40 лет, Хеберн неожиданно проявил большой интерес к криптографии.

С 1912-го по 1915 г. Хеберн подал несколько патентных заявок на различные шифровальные устройства. Например, он создал шифрсистему, в которую входили две электрические пишущие машинки, соединенные между собой 26 проводами. Когда нажималась какая-либо клавиша на одной машинке, это приводило к тому, что на другой печаталась буква шифртекста. Так как провода оставались подсоединенными к одним и тем же контактам на протяжении всего периода времени, в течение которого набирался открытый текст, то шифрование осуществлялось методом одноалфавитной замены. Несмотря на слабость применяемого метода шифрования, изобретение Хеберна было весьма примечательно тем, что преобразование открытого текста в криптограмму выполнялось при помощи токовых импульсов, посылаемых по электрическим проводам. Взаимные соединения этих проводов представляли собой прообраз шифрдиска. К 1917 г. идея создания дискового шифратора окончательно созрела в голове американского изобретателя. В том же году Хеберн сумел воплотить эту идею в виде подробных чертежей, а еще через год – в виде реального аппарата.

В начале 1921 г. Хеберн прибыл в Вашингтон, связался с представителями службы связи американских ВМС и продемонстрировал им собственное изобретение, одновременно направив свою первую заявку на шифрдиск в вашингтонское патентное бюро. «У нас долгое время безуспешно пытались, – вспоминал позднее тогдашний начальник службы связи ВМС США, – внести радикальные изменения в систему обеспечения секретности военных коммуникаций. И вот появился г-н Хеберн с Западного побережья и принес нам свою машину. Мы были восхищены, когда он продемонстрировал, что она может делать, и сразу же пожелали заказать несколько таких машин для нужд всего нашего флота».

В 1921 г. Хеберн основал фирму «Хеберн электрик код», которая стала самым первым производителем дисковых шифраторов в США. Получив необходимую поддержку от ВМС, а также полагая (вполне справедливо), что его изобретение является шифрующим устройством будущего, он стал активно продавать акции своей фирмы, чтобы собрать необходимый капитал. Поскольку «Хеберн электрик код» владела десятками патентов по всему миру (среди них был не только патент на дисковый шифратор, но и патенты на многие другие передовые для своего времени устройства, такие, как электрические пишущие машинки и указатели направления движения для автомашин), Хеберн без труда продал акции своей фирмы на астрономическую по тем временам сумму примерно в 1 миллион долларов.