Охота на электроовец. Большая книга искусственного интеллекта - Марков Сергей Николаевич

В 1932 г. Реевскому вместе с коллегами Генрихом Зыгальским и Ежи Ружицким удалось разгадать устройство «Энигмы», что позволило создать в 1934–1935 гг. первое из устройств для криптоанализа её кодов — циклометр. Однако 15 сентября 1938 г. немцы полностью изменили процедуру шифрования ключей сообщения, сделав циклометр бесполезным. Ответом польских криптоаналитиков стала новая машина Реевского — «Криптологическая бомба» (Bomba kryptologiczna), а также метод перфорированных листов Зыгальского [400].

Благодаря данным разведки криптоаналитики знали, что для шифрования сообщения оператор военной версии «Энигмы» должен был выбрать из кодовой книги так называемый дневной ключ, который состоял из настроек коммутационной панели (Steckerverbindungen), порядка установки роторов (Walzenlage), положений колец (Ringstellung) и начальных установок роторов (Kenngruppen). Однако оператор не должен был использовать дневной ключ для шифрования сообщений. Вместо этого он придумывал новый ключ из трёх букв (Spruchschlüssel) и в начале каждого сообщения дважды передавал его, шифруя символы при помощи дневного ключа. После этого настройки роторов менялись в соответствии с придуманным ключом и производилось шифрование самого сообщения [401].

25–26 июля 1939 г., за пять недель до начала Второй мировой войны, разработки польских учёных и копия шифровальной машины «Энигма» были переданы делегации французских и британских учёных. Встреча состоялась в Бюро шифров в Варшаве [402]. Британцы считали, что польские учёные встретились с большими трудностями дешифровки из-за увеличения числа роторов машины и именно поэтому обратились за помощью к английским коллегам, но Реевский позже отрицал это, заявив, что разработки были переданы в знак дружбы и солидарности между странами-союзниками в борьбе против нацистской Германии.

Впрочем, сам Реевский, по всей видимости, не участвовал в процессе принятия решения. Полковник Стефан Майер, который был намного выше Реевского в иерархии — он был начальником военной разведки, — писал: «Поскольку угроза войны возрастала, мы решили поделиться своими достижениями в отношении „Энигмы“ с французами и англичанами, несмотря на то что работа не была завершена, в надежде, что работа в трёх группах облегчит и ускорит окончательное решение проблемы „Энигмы“». Это звучит более реалистично [403].

Дальнейшая судьба польских криптографов напоминает вычурный шпионский роман, сюжет которого достоин отдельной книги. Мы же мысленно перенесёмся в Блетчли-парк, также известный как Station X, — особняк второй половины XIX в., расположенный около станции Блетчли в городе Милтон-Кинс в графстве Бакингемшир в центре Англии. В период Второй мировой войны в Блетчли-парке располагалось главное шифровальное подразделение Великобритании — Правительственная школа кодов и шифров (Government Code and Cypher School, GC&CS). Здесь и была спланирована операция «Ультра», нацеленная на дешифровку сообщений «Энигмы» [404].

Изучив реплику «Энигмы», Тьюринг и его коллега Гордон Уэлчман, работавшие в Блетчли-парке, заметили, что машина никогда не будет кодировать букву как саму себя. Опираясь на предположения о часто повторяющихся словах и словосочетаниях, которые немцы должны были бы использовать в сообщениях, Тьюринг разработал переборную схему, позволяющую ограничить количество рассматриваемых комбинаций роторов «Энигмы». Однако даже с учётом этого проверка всех вариантов была слишком медленной. Очевидным ответом было устройство, подобное «Бомбе» Реевского. Оригинальная «Бомба» основывалась на повторяющемся дважды зашифрованном ключе в начале каждого сообщения, однако Тьюринг опасался, что немцы скоро обнаружат эту уязвимость и изменят процедуру шифрования. Кроме того, он хотел увеличить скорость перебора. «Бомбы» Реевского могли взломать за пару часов код трёхроторной версии «Энигмы», но теперь роторов было пять, и перебор занимал почти целый день. Хотя у Тьюринга и был некоторый опыт в создании электрического умножителя, он всё же был математиком, а не инженером. К счастью, недалеко от Летчуэрта находилась Британская компания по производству табуляторов (British Tabulating Machine Company, BTM), и её главный инженер Гарольд Кин смог превратить эскизы Тьюринга в работающую машину.

10 марта 1940 г., незадолго до того, как немецкая армия вошла в Голландию, Бельгию и Люксембург, произошло то, чего опасался Тьюринг: немцы прекратили посылать удвоенный текст ключа в начале сообщения, поэтому польский метод взлома перестал работать. Первая «Бомба» Тьюринга, получившая название Victory, прибыла в Блетчли-парк спустя восемь дней. Её изготовление обошлось в 6300 фунтов стерлингов (примерно 100 000 современных фунтов стерлингов), что составляло примерно одну десятую стоимости бомбардировщика Lancaster. Victory была примерно в 300 000 раз быстрее машины Реевского, весила более тонны и включала в себя 36 «скремблеров», каждый из которых эмулировал машину Enigma, и 108 барабанов, выбирающих возможные значения ключей [405].

Существует несколько забавных версий относительно выбора названия «Бомба». Если по-польски bomba означает «бомба», то слово bombe, выбранное в Блетчли, отличается от слова bomb (бомба) и намекает скорее на название популярного десерта bombe glacée, или просто bombe, — мороженого, имеющего округлую форму и напоминающего внешне пушечное ядро.

C 1930 г. армейская версия «Энигмы» в качестве дополнительной защиты при шифровании использовала коммутационную панель (Steckerbrett), которая заменяла буквы попарно: если A преобразуется в B, то B преобразуется в A. Причём схема замен, выполняемых панелью, оставалась неизменной в процессе шифрования, в отличие от преобразований, выполняемых ротором. Используя эту закономерность, Уэлчман смог усовершенствовать «Бомбу», оснастив её так называемой «диагональной доской», что значительно повысило эффективность работы машины. Вторая версия машины, Agnus Dei или Agnes, содержавшая усовершенствования Уэлчмана, начала работать в августе 1940 г. [406]

В течение 1940 г. на двух машинах выполнялся взлом 178 сообщений, почти все из них были успешно дешифрованы. Из-за угрозы потери машин в случае бомбардировки было создано несколько дополнительных станций дешифровки. В июне — августе 1941 г. в Блетчли-парке было от четырёх до шести «Бомб», а после завершения работ по созданию станции в Уэйвендоне (Wavendon) суммарное количество работающих машин в Блетчли, Адстоке (Adstock) и Уэйвендоне составляло уже не менее 24 штук. Это количество возросло примерно вдвое после запуска станции в Гайхорсте (Gayhurst), и ожидалось, что общее количество «Бомб» вскоре увеличится примерно до 70, а их обслуживанием будут заниматься около 700 «ренов» [407], то есть сотрудниц Женской вспомогательной службы ВМС (Women’s Royal Naval Service, WRNS; слово wrens в английском языке означает птичек семейства крапивниковых, так что из-за созвучия этому слову «птичье» прозвище накрепко приклеилось к названию службы, женщины из которой работали офисными служащими, кладовщицами, связистками, шифровальщицами, операторами радиолокационных станций, электриками, авиамеханиками и т. д.).