Шифровальные устройства

Шифровальные устройства позволяют защитить информацию, передаваемую по радиоканалу от прочтения посторонними лицами, и прежде всего, спецслужбой противника. В общем случае буквы и цифры сообщения заменяются другими символами, делая его совершенно непонятным. Простейшие шифры, применявшиеся на протяжении веков, использовали схему прямого замещения одной буквы другой, причем каждый раз одной и той же.

В начале ХХ века было разработано большое количество всевозможных электромеханических шифровальных устройств. Так, например, в 20-е годы французские и американские криптографы разработали шифровальные машины, основанные на более сложном алгоритме, в котором определенные буквы текста последовательно заменялись некоторыми символами, причем каждый раз другими.

Новые способы шифрования представлялись настолько надежными, что, казалось, противнику не удастся их разгадать. Тем не менее, многие из применявшихся тогда шифров были раскрыты уже во время второй мировой войны благодаря таланту ученых-криптографов и применению электронно-вычислительных машин, появившихся к тому времени.

Механическое шифровальное устройство “KRYHA”, созданное в 1924 году, активно использовалось немецкими дипломатами в годы Второй мировой войны, не знавшими того, что этот шифр был раскрыт американцами. Специальный шифровальный диск приводился в действие при помощи пружинного двигателя.

Механическое устройство М-94 использовалось в американской армии с 1924 по 1943 год. В основу его работы был положен принцип действия шифровального приспособления XVIII века, состоявшего из нескольких вращающихся дисков, по окружности которых были выгравированы буквы и цифры.

В основу этого устройства был положен шифровальный диск Леона Батисты Альберти, итальянского ученого и криптографа XV века. Это устройство представляло собой типичную конструкцию конца XIX века и производило простую замену одной буквы другой.

Эдвард Хеберн (1869 — 1952) был американским изобретателем-самоучкой (фото стр. 120). С 1909 года он разработал целую серию электромеханических шифровальных машин с вращающимися дисками. Шифровальные машины Хеберна предназначались для защиты секретной переписки между различными компаниями от возможного перехвата конкурентами. В 1915 году Э.Хеберн предложил конструкцию из двух пишущих машинок, соединенных проводами с центральным диском. Для своего времени это было весьма оригинальное решение. Впоследствии оно было использовано японцами при создании шифровальных машин для защиты дипломатической переписки.

Поначалу руководство американского военно-морского флота с большим вниманием отнеслось к достижениям Э.Хеберна, однако, во время испытания стойкости предложенного шифра, выдающемуся американскому криптографу Уильяму Фридману (1891 — 1969) удалось “взломать” его. Но неутомимый Эдвард разработал новую машину Mark II (SIGABA), которая оказалась самой надежной американской шифровальной системой в годы Второй мировой войны.

В 1934 году по заданию французских спецслужб шведский криптограф Борис Хагелин (1892 — 1983) разработал оригинальную шифровальную машину. На ее основе ему удалось создать знаменитый Конвертер М-209. Эта шифровальная машина, выпущенная серией более 140 тысяч экземпляров, использовалась американской армией во время Второй мировой войны. Она представляла собой портативное устройство с набором специальных роторов для зашифровки и расшифровки секретных сообщений. Шифруемое с помощью М-209 сообщение распечатывалось на бумажной ленте в виде пятизначных групп. Затем оно передавалось по радио и расшифровывалось на приемном конце при помощи другой такой же машины.

Разработано Б.Хагелином для французской секретной полиции. Оно было столь миниатюрным, что легко умещалось в кармане и приводилось действие одним большим пальцем, оставляя вторую руку свободной для записи сообщений.

Основой стратегии фашистской Германии во второй мировой войне была ставка на внезапность и высокую мобильность всех видов вооруженных сил в ходе военных действий. Разумеется, это возможно только при наличии надежных быстродействующих каналов связи, хорошо защищенных от перехвата противником.

Первая версия шифровальной машины Enigma предназначалась для защиты коммерческих секретов от промышленного шпионажа. Затем появились модели для использования в армии, службе безопасности и разведке. Уже в ходе войны Enigma подвергалась постоянной модернизации. Только в 1943 году, используя электронно-вычислительную технику, удалось раскрыть применявшийся в ней шифр. По мнению историков этот факт сыграл решающую роль в победе союзников над нацистами во Второй мировой войне. Созданная в 1923 году Enigma представляла собой электромеханическое устройство для зашифровки и расшифровки текстовой информации. Каждая буква сообщения зашифровывалась самостоятельно при помощи целого набора механических роторов и электрических разъемов.

Попытки «взломать» Энигму не предавались гласности до конца 1970-х. После этого интерес к Энигме значительно возрос, и множество шифровальных машин представлено к публичному обозрению в музеях США и Европы.

Машина Лоренца (Lorenz-Chiffre, Schlusselzusatz; Lorenz SZ 40 и SZ 42) — немецкая шифровальная машина, использовавшаяся во время Второй Мировой войны для передачи информации по телетайпу. Британские аналитики, которые закодированный немецкий телетайпный трафик называли «Фиш» (рыба), шифры машины Лоренца и её саму называли «Туни» (тунец).

В то время как Энигма использовалась в основном в полевых условиях, машина Лоренца служила для коммуникации высокого уровня, где можно было применять тяжёлое оборудование, обслуживаемое специальным персоналом.

Машина Лоренца напоминала Энигму, поскольку в ней использовался ротор, но работала по другому принципу. Размеры машины составляли 51 см x 46 см x 46 см и была вспомогательным устройством стандартного телетайпа Лоренца. С точки зрения криптографии, машина передавала текущий шифр.

Электромеханическое устройство с таким зубодробительным названием, которое по-немецки означает всего на всего “некто, пишущий что-то секретное”, обладало 10 или даже 12 шифровальными колесами-роторами. По понятным причинам “взломать” шифр Geheimshreiber’а было исключительно трудно. Эта шифровальная машина была очень громоздкой и устанавливалась только в основных центрах связи Германии на территориях, контролируемых немецкими властями.

В этом японском шифровальном устройстве две электрические пишущие машинки были соединены при помощи двух специальных переключающих устройств. В то время как исходный текст печатался на первой машинке, на второй появлялось зашифрованное сообщение.

В 1939 году японцы начали использовать для передачи дипломатической корреспонденции новую шифровальную машину “Типа 97”. В Соединенных штатах она получила романтическое кодовое название “Пурпурной”. Тип 97 был модернизацией предыдущей модели, так называемой “Красной” машины. К тому времени американцы уже “взломали” ее шифр, и специалисты соответствующего подразделения радиоконтрразведки начали работу по разгадыванию нового шифра. Ведущую роль в этих работах играл Уильям Фридман (1891 — 1969). Эмигрант из Советского Союза, он к этому времени был уже автором нескольких оригинальных работ, где излагались основные принципы современной криптографии (фото стр. 36). Его жена Элизабет также была криптографом, и иногда они работали вместе. После войны успешная работа Фридмана привела к созданию в США Агентства Национальной безопасности и по сей день отвечающего за безопасность государственных каналов связи, зашифровку своих и расшифровку чужих сообщений.

Но это случилось в далеком 1952 году, а пока американцы продолжали перехват сообщений, зашифрованных “Пурпурным” и “Красным” кодами. Это было единственной информацией, которая могла бы помочь создать свой аналог “Пурпурной” машины. Прорыв состоялся, когда криптографы попытались использовать шаговые искатели, применяемые в телефонии. По счастливому совпадению они работали, основываясь на том же принципе, что и переключатели “Пурпурной” машины. В конце 1940 года У. Фридман и его команда из военно-морской контрразведки были в состоянии создать свой вариант “Пурпурной” машины. Он оказался столь эффективным, что текст официального объявления войны Японией, направленный ею в свое посольство в Вашингтоне за день до атаки на Перл Харбор (чтобы посольские шифровальщики успели расшифровать и распечатать сообщение), оказался на столе американской разведки еще до официального вручения текста японцами.

В 1939 году англичане начали работы по вскрытию шифра немецкой шифровальной машины Enigma. Для этого неподалеку от Лондона в местечке Блечли Парк была организована “шифровальная школа” (Code and Cipher School at Bletchly Park) — исследовательское подразделение, где собрали математиков, лингвистов и других специалистов в области криптографии для расшифровки кодов Enigm’ы, а затем и других шифров.

Ученые столкнулись с двумя сложными проблемами: раскрытием начальной установки шифрующих элементов, производимой в начале каждого рабочего дня, и конструктивными отличиями шифровальных машин Enigma, применявшихся в различных ведомствах Германии.

Перед войной польским криптографам удалось расшифровать некоторые сообщения, выполненные с помощью Enigm’ы. Но, увы, немцы постоянно совершенствовали свою шифровальную технику, делая Enigm’у все сложнее. И хотя англичанам удалось развить достижение поляков, они поначалу несколько не поспевали за процессом модернизации Enigm’ы. Наконец, молодому и очень талантливому математику Алану Тёрингу (1912 — 1954) удалось сконструировать специальную релейную схему, которая существенно ускоряла процесс дешифровки (фото стр. 37).Уже в 24 года он изложил в своей работе некоторые принципы действия современных компьютеров. Работая в Блечли Парк, он всерьез увлекся использованием появившихся тогда первых электронно-вычислительных машин для вскрытия шифров. Именно с их помощью удалось взломать шифр даже такой сложной шифровальной машины, как немецкая “Geheimschreiber”.

В ходе работ по вскрытию шифров английские криптографы провели громадную аналитическую работу. Основываясь на догадках и предположениях, строя всевозможные гипотезы, много экспериментируя, они пытались по структуре буквенных сочетаний в зашифрованных сообщениях распознать начальную установку немецких шифровальных машин. Так, например, математик Гордон Уэлчман разработал своеобразный сетевой анализ, помогавший отслеживать, из каких именно организаций противника поступали зашифрованные сообщения. Это позволяло идентифицировать модель Enigm’ы, использовавшейся для зашифровки, и экономить массу времени при вскрытии ее шифра.

Следует отметить, что сообщения немецкого военно-морского флота расшифровывались англичанами на всем протяжении 1941 — 45 годов в основном благодаря захваченным образцам шифровальных машин и документам, содержавшим важную информацию об их работе.

ENIGMA. Как союзники взламывали код лучшей шифровальной машины Второй мировой.

Шифровальная машина Enigma широко использовалась в нацистской Германии и, в частности, в ходе Второй мировой войны. В довоенное время она использовалась в основном для передачи зашифрованных сообщений тайных служб, полиции и СС.  Свое название «Enigma» получила от греческого слова «Загадка». Enigma была разработана и запатентована немецким инженером Артуром Шербиусом в  1918 г. К новому изобретению проявили огромный интерес военные и тайные службы, которые после смерти изобретателя  создали специальную компанию по выпуску этих машин. По оценке специалистов за все время Второй мировой войны было выпущено более 30.000 машин, по другим оценкам — свыше 200.000. Enigma выпускалась в различных вариантах и исполнениях, среди которых наиболее распространенным была модель  «Enigma-1, активно использовавшаяся сначала Рейсхвером, а затем Вермахтом.  Вес машины составлял около 10 кг при размерах  310 х  255 х 130 мм. Внешне Enigma была весьма схожа с пишущей машинкой, содержащей тастатуру, набор валов и панель индикаторных ламп. Сердцем машины являлся набор валов.

Enigma была для своего времени тероретически и практически весьма надежной машиной. Немцы полностью доверяли ее возможностям. Именно это стало их роковой  ошибкой. 
Специалисты и ученые из Франции, США, Польши и Англии всерьез занялись вопросом взлома кода шифровальной машины. Существенные работы в этом направлении были произведены, в частности, криптологами Польши и Англии. Сам проект взлома кода получил кодовое название ULTRA. 

Польские математики, считавшиеся в то время одними из лучших в мире, еще до начала Второй мировой войны осознавали важность Энигмы как основы немецкой шифровальной техники. По этой причине еще в 1928 г. в Польше было создано специальное армейское подразделение, которое занималось лишь вопросами дешифрования передваемых с помощью Энигмы сообщений. 
За четре года не было достигнуто ни одного положительного результата. Создавалось впечатление, что зашифрованные сообщение не поддаются расшифровке.  Только в 1932 г. математику Мариану Реевски и его сотрудникам удалось взломать первое сообщение Энигмы.
Приниц работы машины предполагал, что перед ее использованием шифровальщик выбирал определенное исходное позиционирование валов. Передача каждого нового сообщения предполагала обязательную необходимость нового позиционирования комплекта валов. Со временем немецкие шифровальщики обленились настолько, что  использовали первоначально выставленное позиционирование валов в течение целого дня. Это привело к тому, что каждое новое сообщение в этот день начиналось с одних и тех же первых шести букв.

Содержание

• Правда и вымысел о немецком шифраторе Enigma
• Где найти Энигму в Wolfenstein 2?
• Как расшифровать коды Энигмы?
• Шифровальные машины Энигма, Лоренц и передача секретных сообщений сегодня

Правда и вымысел о немецком шифраторе Enigma

Это заметил Реевски, который исследовал каждое перехваченное переданное немцами сообщение. Он прекрасно разбирался в устройстве машины, поскольку сразу после ее пантентования ее можно было свободно купить, и сразу понял связь между одинаковыми буквами и исходным позиционированием валов.

После еще более тщательной проработки проблемы поляки, наконец, смогли расшифровывать немецкие передачи.
В 1938 г. немцы дооснастили «Энигму» еще двумя сменными валами. В результате этого система машины существенно усложнилась и поляки вновь начали «блуждать в темноте». 
В июле 1939 г. к полякам присоединилась группа английских и францзуских криптологов с целью совместно поиска пути решения проблемы.

Англия 
В первое время англичане недооценивали важность «Энигмы». Конечно, в армии существовали специальные отделы, но дешифрование осуществлялось исключительно по шифровальным книгам. Кроме того, из-за скудного финанансирования эти отделы развивались весьма медленно и их рукодство не могло привлекать  к своей работе гражданских специалистов при одновременной нехватке специалистов в этой области в ВМФ. Когда в Англии поняли важность проблемы, было уже поздно. «Энигма», которая в довоенное время была доступна в свободной продаже, была известна англичанам, равно как они постоянно вели радиоперехват сообщений немцев, однако, англичанам не удалось добиться того, чего давно добились поляки.
В 1938 г.руководительно отдела Betchley Park по имени Dillwyn Knox принял участие в конференции с поляками. Первоначально он отнесся к достижениям поляков пессимизмом, однако, уже в июле 1939 г. англичане получили от Польши соответствующую документацию по «Энигме» и могли начинать работать. 
 

Алан Тюринг В 1940 г. к работам подключился Алан Тюринг (Alan Mathison Turing, 1912 — 1954), весьма известный и почитаемый математик, серьезно занимавшийся проблемами математической логики. Ему удалось существенно расширить теоретическую базу и материатические расчеты, которые в последствии привели ко взлому кода Энигмы. Вместе со своим коллегой Гордоном Вельхманом он разработал машину «Bombe». Это была не  бомба в буквальном смысле слова, а машина, которая расшифровывала коды Энигмы, прототип нынешней вычислительной машины. После непосредственного обращения к Черчиллю Тюрингу удалось также наладить надлежащее финансирование группы и ее материальное обеспечение. Все это позволило собрать первый опытный образец «Бомбы», а затем начать ее серийное производство.  «Бомбы» были достаточно объемными ( приблизительно два метра в высоту и пять метров в ширину) и устанавливались в специальных помещениях. Машины обслуживали женщины, которые, правда, даже не имели понятия, с чем они работают. Их задача заключалась в позиционировании роторов по указаниям криптологов и информировании криптологов об остановке той или иной машины.  Алан Тюринг даже написал книгу, посвященную взлому Энигмы. Эта книга была заскречена и рассекречена правительством  только в 1996 (!) г.

Ошибка немцев
Как это не парадоксально, но и сами немцы внесли существенную лепту в решении проблемы взлома Энигмы. 
Метеосводки, которыми обменивались немецкие субмарины, передавались как в зашифрованном виде, так и открытым текстом, что существенно облегчило работу английских и польских дешифровальщиков на основе сравнения шифрованных и переданных открытым текстом сообщений. 
В свое время стал известен случай, когда немецкий шифровальщик «от скуки» нажимал одну и ту же буквенную клавишу. Здесь следует отметить, что особенностью Энгимы была невозможность заменения определенной буквы на ту же букву, то есть машина не могла зашифровать «A» как «А»  или «В» как «В». То есть при длительном однократном нажатии одной и той же буквенной клавиши машина выдавала длинную цепочку различных букв, которые содержали любые буквы, кроме нажатой, что было незамедлительно зафиксировано противниками в Betchley Park. Эти данные оказались весьма полезными экспертами в вопросе определения позиционирования роторов. Кроме того, как уже отмечалось, некоторые немецкие шифровальщики иногда работали целыми днями на одной базовой настройке машины без изменения позиций валов.
Следующая ошибка немецких солдат заключалась в том, что практически в любом сообщении присутствовало слово»Vaterland» («отчизна») и «Kaiserreich» («имперский рейх»), чем, в свою очередь, незамедлительно воспользовались эксперты по  «native speakers», то есть носители немецкого языка, фильтровавшие зашифрованные сообщения по этим словам.

В результате им достаточно быстро удавалось определить использующийся код. 

Использовавшие «Энигму» немцы были вполне уверены в невозможности расшировки переданных машиной сообщений с помощью  обычных методов. В свое время такая уверенность была обоснована.  Немцы не учли, однако, что при дешифровании ручным методом может использоваться также метод машинного цифрового дешифрования. В целом же машина проявила себя как чрезвычайно надежное средство для передачи зашифрованных сообщений. Ошибка немцев выразилась в слепом доверии к высокому уровню надежности шифрования посредством «Энигмы». 

После завершения Второй мировой войны «Энигма» продолжала активно использоваться. Ее продавали на Ближний Восток и в Африку и в целом она использовалась вплоть до 1975 г. Сейчас исправных экземпляров «Энигмы» практически не осталось, а если таковой и найдется, то желающий приобрести ее должен быть готов выложить немалые деньги.  Так, в апреле 2006 г. одна из последних машин была продана за 55.050 долларов США. 
 

Продвигаясь по сюжету в Wolfenstein 2, вы очень скоро получите свои первые коды Энигмы. Они выпадают из убитых офицеров, которые регулярно встречаются на вашем пути. Это такие ребята в плащах и фуражках, умеющие поднимать тревогу. Об их приближении свидетельствует большой круг с обозначением расстояния в верхней части экрана. О том где и как расшифровывать коды Энигмы и будет наш гайд.

Где найти Энигму в Wolfenstein 2?

Получив код, вы наверняка сразу же захотите найти и саму Энигму. Не спешите, до определенного сюжетного момента машина все равно не будет вам доступна. Дождитесь возвращения из бункера в Манхэттене и появления задания Охота на обер-комендантов.

Энигма расположена на подводной лодке Молот Евы, на том же уровне что и каюта БиДжея и Ани. Вы можете попасть туда между сюжетными миссиями. На карте ниже мы отметили для вас точное место красным кругом. Садитесь в кресло и приступайте к расшифровке.

Как расшифровать коды Энигмы?

Включив машину, вы попадете в меню с перечислением обер-комендантов. Это такие дополнительные миссии по уничтожению особо важных врагов.

Шифровальные машины Энигма, Лоренц и передача секретных сообщений сегодня

Здесь показано какие места у вас уже разблокированы и сколько кодов Энигмы придется потратить на остальные. Выбирайте желаемую локацию и приступайте к расшифровке. Для этого вам придется решить небольшую головоломку за ограниченное время. Если видите, что не успеваете — жмите кнопку назад. Это позволит вам выйти в меню без потери кода.

Посмотрите на скриншот ниже, перед вами два блока с рисунками. Верхний блок показывает, что именно нужно собрать. Активный символ подсвечивается и дополнительно обводится рамкой. В данном случае дешифровка будет состоять из семи этапов. Ваша задача — собрать такую же картинку по центру нижнего блока. Верхний и нижний ряд в нем двигаются независимо друг от друга.

Собрав все семь символов, вы разблокируете местоположение обер-коменданта. Чтобы отправиться к нему в гости, подойдите к карте. Она стоит в том же помещении, что и Энигма, буквально в двух шагах. Начните миссию и смело идите подрывать позиции нацистского режима. За убийства обер-комендантов вы получите их посмертные карточки. Добыв все 16 штук, откроете достижение Жуткий Билли.