Михаил Адаменко - Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Устройство шифровальной машины «Энигма» для того времени было очень сложным. Внешне она выглядела как печатная машинка, установленная в деревянном ящике, и состояла из нескольких составных частей. На клавиатуре, похожей на клавиатуру обычной пишущей машинки, набирался открытый текст. В так называемой шифровальной части происходило преобразование букв и цифр открытого текста в шифрованное сообщение. На сигнальной панели располагались электрические лампочки, свечение которых указывало букву шифрованного текста, которой заменялась соответствующая буква открытого текста.

С передней стороны машины, под клавиатурой, находилась соединительная или контактная панель с шестью кабелями. Непосредственно шифровальная часть в коммерческих версиях «Энигмы» состояла из трех взаимозаменяемых коммутационных дисков, которые стали называть скремблерами — от английского слова scramble, что можно перевести как «беспорядочно собирать».

Рис. 3.3 Внешний вид шифровальной машины «Энигма» с тремя скремблерами

В германской армии широко использовались несколько версий «Энигмы». Самая простая версия применялась для шифрования сообщений в сухопутных войсках. Более сложными моделями, обеспечивавшими и более высокую степень защищенности передаваемых шифрованных сообщений, комплектовались некоторые самолеты немецких военно-воздушных сил. В то же время самые совершенные версии шифровальной машины «Энигма» устанавливались на кораблях и подводных лодках германского военно-морского флота. Внешний вид шифровальной машины «Энигма» с тремя скремблерами приведен на рис. 3.3.

Несмотря на всю сложность устройства шифровальной машины «Энигма», при работе с ней у шифровальщиков не возникали какие-либо особые сложности. Перед началом шифрования оператор должен был установить в машину скремблеры в заранее определенном порядке. Для машины с тремя скремблерами они могли располагаться, например, в порядке 2–3 — 1 или 3–1–2. После этого вращением дисков выставлялась заранее определенная исходная комбинация букв. Например, на первом диске устанавливалась буква «Е», напротив нее на втором диске устанавливалась буква «Н». А на третьем диске в один ряд с упомянутыми буквами устанавливалась, например, буква «S». После этого было необходимо подсоединить соединительные кабели на контактной панели. Эти кабели также должны были соединять заранее оговоренные строго определенные контактные гнезда. Следует отметить, что использование схемы с соединительными кабелями повышало шифровальные возможности машины поскольку позволяло дополнительно шесть раз поменять шесть пар букв на клавиатуре. После этого «Энигма» была готова к работе.

Оператор зашифровывая сообщение, нажимал на клавиатуре клавишу, соответствующую первой букве открытого текста. Электрический ток протекал от клавиатуры через контактную панель на три скремблера и далее на сигнальную панель, где загоралась лампочка с буквой уже зашифрованного сообщения. При нажатии одной клавиши первый скремблер поворачивался на одну позицию, а после того как он делал полный оборот, начинал вращаться другой скремблер и так далее. В результате последовательно зажигавшиеся электрические лампочки индицировали буквы зашифрованного сообщения. Оставалось только записать зашифрованный текст и передать его адресату, например с помощью обычной азбуки Морзе по радиоканалу.

На другом конце линии связи оператор получал зашифрованный текст, записывал его и вводил в машину. Однако теперь на клавиатуре набирался зашифрованный текст, а на сигнальной панели загорались электрические лампочки, индицировавшие буквы открытого текста Следует отметить, что скремблеры и соединительные кабели на машине получателя сообщения должны были быть настроены точно так же, как на машине отправителя.

Несомненно, главной деталью «Энигмы» являлись скремблеры или коммутационные диски. Каждый из них представлял собой полый диск или барабан, на каждой стороне которого по окружности располагались 25 электрических контактов. Контакты с одной стороны барабана в произвольном порядке соединялись с контактами на другой стороне. Если диски сложить на одной оси, то электрические импульсы будут проходить через соответствующие пары соединенных контактов каждого барабана, а также через соприкасающиеся контакты соседних барабанов. При этом буква, соответствующая последнему контакту шифратора, через который протекает ток, никогда не будет совпадать с буквой, соответствующей первому контакту шифратора.

Следует признать, что машина «Энигма» обеспечивала намного более высокий уровень защищенности шифрованных сообщений, чем большинство известных в то время электромеханических шифровальных аппаратов. Поэтому немцы, безусловно, гордились своим изобретением. Тем не менее постоянно велись работы по усовершенствованию «Энигмы». Так, например, количество скремблеров постепенно увеличилось и в разных версиях машины составляло от четырех до шести. Помимо этого, в последних версиях после нажатия клавиши скремблеры вращались с разной скоростью.

Следует отметить, что изобретательные немцы, помимо «Энигмы», имели еще более совершенную шифровальную машину, которая называлась «Лоренц» («Lorenz»). Эта машина использовалась для шифрования самых секретнейших сообщений переписки Гитлера и его генералов.

Внешний вид шифровальной машины «Лоренц» приведен на рис. 3.4.

Рис. 3.4 Внешний вид шифровальной машины «Лоренц»

Перед Второй мировой войной японские тайные службы вели интенсивную работу по созданию эффективных шифровальных систем, которые получали названия цветовых оттенков. Одной из таких систем стал так называемый «пурпурный шифр», первые упоминания о котором появились в середине 30-х лет XX столетия. Именно тогда американские тайные службы обнаружили, что японцы для передачи сообщений стали использовать новый шифр.

Сообщений, шифруемых этим шифром, первоначально было мало и недостаточно для того, чтобы попробовать его вскрыть. Вскоре специально созданная команда специалистов под руководством Вильяма Фридмана (William Friedman, 1891–1969) пришла к выводу, что японцы применяют новую шифровальную машину.

Первоначально предполагалось, что это одна из версий немецкой «Энигмы», и лишь намного позже стало известно, что речь идет о шифровальной машине под кодовым названием «97-shiki-O-bun In-jji-ki», что можно перевести как «пишущая машинка-97». При этом число 97 означало последние две цифры 2597 года по японскому календарю. Однако в историю эта шифровальная машина попала под названием «Пурпур» («Purple») по аналогии с названием соответствующего шифра.