Американская криптология (История спецсвязи) - Гребенников Вадим Викторович (читать книги онлайн полные версии txt) 📗
Оперативная часть «пурпурной» машины представляла собой бокс размером с выдвижной ящик стола, расположенный между двумя большими чёрными электронными печатными машинками «Underwood», которые были соединены друг с другом 26 проводами, подключёнными к целому ряду розеток, названными «штепсельным коммутатором». Для того чтобы зашифровать послание, шифровальщик должен был выполнить действия в следующей последовательности:
— посмотреть в толстый справочник машинных ключей;
— сделать проводные соединения в соответствии с порядком, обусловленным ключом на этот день;
— повернуть четыре диска на боксе так, чтобы цифры на их окончаниях соответствовали указаниям справочника;
— напечатать открытый текст.
Машина записывала открытый текст, в то время как другая, получив импульсы от кодирующего бокса, пропускала его через разные хитрые процедуры и печатала зашифрованный текст. Процедура дешифровки была такой же.
Алфавитная печатная машинка работала на латинском шрифте. Поэтому она могла расшифровывать английские и латинские тексты, подобные кодам «J». Поскольку машина не могла зашифровывать номера или пунктуацию, то шифровальщик сначала переводил их в трёхзначные буквенные коды, обозначенные в коротком кодовом списке, после чего их зашифровывал. Шифровальщик на приёме сначала возобновлял пунктуацию, разбивку по параграфам и т. д., а затем печатал окончательный текст декодированного послания.
Сердцем и душой машины были её штепсельный коммутатор и кодирующие диски. Они направляли движение в соответствии с соединениями в принимающей машине к выпускающей машине так, что если, например, на панели принимающей машины был нажат ключ «А», то он мог быть напечатан на выпускающей машине. Отклонения начинались с соединений панели. Если не было кодирующего бокса, то проводка панели получала электронные импульсы от ключа «А» печатной машинки открытого текста и передавала его, например, прямо на печатное устройство «R» шифровальной машины.
Другие провода также соединяли ключи открытого текста с соответствующими им печатными устройствами шифрованных текстов. Это немедленно приводило к созданию шифра, правда, достаточно примитивного. Каждый раз, когда нажималась буква текста «А», появлялась буква шифротекста «R». Простота системы обеспечивала её безопасность. Соединение на панели можно было изменять после каждого послания, даже, в ходе его передачи.
Теперь в дело вступали четыре шифродиска. Расположенные между штепсельным коммутатором машины открытого текста и шифровальной машины, они постоянно перемещались по отношению друг к другу с помощью соединительного устройства. Процедура шифрования сводилась к формированию непрерывно изменяемых путей прохождения сигнала от одной машины к другой, а постоянное вращение дисков непрерывно производило разные соединения. Таким образом, сигналы открытого текста, проходя по разным путям, превращались в полностью отличающийся от него зашифрованный текст. Обычно соединения на коммутаторе менялись ежедневно.
Все вместе эти факторы создавали шифр, который было очень трудно разгадать. Чем больше шифр отличался от первоначальной формы, в которой одна буква шифротекста заменяла одну букву открытого текста, тем тяжелее было прочитать текст. Шифр, например, мог заменять ту или иную букву открытого текста пятью разными буквами шифротекста, причём делать это в порядке ротации.
Но алфавитная машинка выполняла серии замен длиной в сотни тысяч букв. Её копирующие диски, которые меняли положение после каждой буквы, никогда не возвращались в прежнее положение для создания тех же серий шаблонов и, следовательно, тех же серий последовательности, пока не закончится шифрование сотен тысяч букв.
Поэтому основной задачей криптоаналитиков было воссоздание проводки и выключателей кодирующих дисков, а ежедневное изменение соединений на коммутаторе делало её еще более сложной. Когда же эта задача выполнялась, криптоаналитикам было необходимо ещё определить первоначальное положение кодирующих дисков на каждый день. Но это уже было более легко, поскольку «пурпурная» система заменила старую «красную», которую американцы давно «раскусили».
Криптоаналитики отметили некоторые характерные черты «пурпурной» машины: частоту букв, процент пустых мест (букв, которые не печатались в нужных местах), количество повторений. И поэтому они увидели, что новая машина является намного сложнее и совершеннее по сравнению со своей предшественницей. Первые попытки раскрыть принцип работы новой машины были связаны со стремлением распознать характер шифра.
Предыдущие успехи с «красной» машиной и другими менее сложными системами позволили американцам понять японские дипломатические формы обращения друг к другу, повседневные фразы и стиль (например, абзацы всегда нумеровались). Это дало возможность криптоаналитикам составить наборы слов, которые чаще всего встречались в открытом тексте, что в конечном итоге позволило им решить задачу раскрытия шифра.
Вступительные и заключительные шаблоны, такие как «Имею честь информировать ваше превосходительство» или «На вашу телеграмму», стали первыми удачами. Кроме того, газетная информация наводила на мысль о характере предполагаемых сообщений. Госдепартамент США иногда публиковал полные тексты дипломатических нот Японии американскому правительству, тем самым предоставляя криптоаналитикам открытые тексты (или их переводы) всего послания.
Японское МИД чаще всего рассылало тот же текст в несколько посольств, не все из которых имели «пурпурную» машину. Поэтому шифровальщику приходилось кодировать телеграммы как на «пурпурной» машине, так и другим кодом, который американские криптоаналитики уже могли читать. Происходило сравнение времени и длины послания — и возникала ещё одна ниточка на пути к разгадке. Как всегда, существенную помощь оказывали допущенные ошибки.
Так, в ноябре 1941 года станция в Маниле повторила текст телеграммы из-за ошибки на «штепсельном коммутаторе». А сколько однотипных ошибок было сделано в период, когда шифровальщики ещё только учились работать на новой машине. Передача одного и того же сообщения двумя разными кодами приводила к созданию «изоморфных» телеграмм, представлявших собой очень ценную информацию для определения построения шифра.
Криптоаналитики «SIS» и «Ор-20-G» сравнивали эти открытые сообщения со своими зашифрованными текстами и пытались найти повторы, из которых они могли установить последовательность шифрования. Данный этап работы, особенно в начале сложного криптоанализа, был, вероятно, наиболее болезненным, раздражающим умственный процесс, свойственный человеку. Час за часом, день за днём, а иногда и месяц за месяцем криптоаналитик буквально «высушивал» свой мозг, стремясь найти какую-нибудь взаимосвязь между буквами, вынуждая себя не поддаваться панике в тупиковой ситуации и запутываться в собственных противоречиях, чтобы добиться дополнительных важных результатов.
Как писал один из криптоаналитиков: «Большую часть времени он бродит в полной темноте. Иногда в ночи появлялись слабые отблески просвета, которые дают ему болезненную надежду на то, что он нашёл последовательность. Он бросается с надеждой только для того, чтобы очутиться опять в лабиринте. И только знание того, что день меняет ночь, поддерживает в нём мужество продолжать работу, и он опять стремится туда, где, по его мнению, должны возникнуть утренние лучи.
Иногда, правда, он опять оказывается в объятиях беспробудной полярной ночи». Именно такое ощущение бесконечной северной ночи возникало у криптоаналитика, когда он приступал к разбору новой японской машины. Дешифровка сначала продвигалась далеко вперед для того, чтобы потом в течение месяцев не продвинуться дальше ни на шаг.
Многоалфавитная система шифрования, к которой принадлежала «пурпурная» машина, основывалась на алфавитной таблице размером 26x26. Для реконструкции этих таблиц криптоаналитики применяли прямые и непрямые симметрии положения — наименования были не менее сложны, чем непосредственно сами методы.
