«Загадка» Черчилля

«Ультра» — это то, чем мы выиграли войну.

«Ультра» внесла решающий вклад в победу.

Кто предупрежден (другими словами, проинформирован) — тот вооружен. Справедливость этой истины давно известна военным, политикам и финансистам. Они всегда стремились свои секреты сделать недоступными противнику или конкуренту и, с другой стороны, очень хотели проникнуть в его тайны. Проблема сохранения тайны военной и политической информации всегда стояла остро.

Юлий Цезарь был гением — от политики и военного дела до реформирования календаря. Ему же принадлежала идея не только шифрования своих писем и приказов, но и некоторой механизации этого трудоемкого процесса. Ведь фактор времени на войне часто является определяющим. Что толку от приказа, если на его составление, шифрование, доставку по назначению и дешифровку уйдет столько времени, что толку от него уже никакого нет? Юлий Цезарь придумал шифр, основанный на сдвиге латинского алфавита. Например, буква а шифровалась сдвигом на пять позиций — буквой f. Сам по себе такой шифр весьма примитивный, и ключ к нему подыскивается легко. Однако его устойчивость резко возрастает, если шаг сдвига сделать переменным. Шифрование (и дешифровка) производились с помощью деревянного конуса, на которые наматывался кусок белой материи с написанными буквами. Учитывая, что от основания к вершине конуса радиус окружностей сечений уменьшается, они и обеспечивали изменение сдвига букв алфавита. Несмотря на известную примитивность такого метода транспозиции, противники римского императора так и не сумели вскрыть его шифропереписку. Математику знали плохо и не особенно стремились знать лучше. Сам же божественный Юлий эту греческую науку, как и его царственная подруга Клеопатра, знал неплохо.

Вообще история криптографии — это такой увлекательный роман, что перед ним, по нашему мнению, бледнеют нашумевшие произведения Дэна Брауна. Мы же остановимся на одном эпизоде Второй мировой войны, связанной с противостоянием криптографических служб гитлеровской Германии и Великобритании.

В начале ноября 1940 г. перед Уинстоном Черчиллем стояла очень сложная задача. В ходе операции «Ультра» были получены совершенно достоверные данные, что люфтваффе готовит через две недели операцию, которую назвали «актом устрашения». Это был массированный налет на центр британского авиастроения город Ковентри. В нем участвовало 437 самолетов, которые сбросили на город 56 т зажигательных бомб, 394 т фугасных и 127 парашютных мин. Погибло более 2 тыс. человек, из них 808 лежат в братской могиле кладбища на Лондон-Роуд, разрушены системы электро- водо- и газоснабжения. Всполохи огня поднялись на 30 м в небо, а отсветы пожара были видны на расстоянии 150 миль. Хотя авиазаводы пострадали меньше, чем предполагалось, но на несколько месяцев выпуск самолетов в Англии упал на 20%. Немцы потеряли всего один самолет. Восхищенный успехом операции Гитлер пообещал «ковентрировать» и другие английские города. Однако это у него не получилось: в последовавшем налете на Бирмингем английские летчики устроили врагу достойную встречу. Потери немецкой авиации были столь велики, что взбешенный Гитлер запретил массированные налеты на Англию. И только Ковентри был исключением. Особенно разрушительными были налеты 8 и 10 апреля 1941 г. Так завершилась «битва за Британию».

О том, что трагедии Ковентри можно было избежать, долгое время знал очень ограниченный круг лиц. Вполне можно было предпринять действия для защиты города и его населения: усилить противовоздушную оборону, эвакуировать жителей и т. д. Однако эти меры могли насторожить германскую агентуру — и в гитлеровских штабах, несомненно, попытались бы выявить канал утечки информации о налете. Сверхсекретная операция «Ультра» на этом бы закончилась. Трагическое решение о непринятии мер по защите города принял лично премьер-министр Соединенного королевства. Президент США Рузвельт писал Черчиллю: «War is forcing us more and more to play God. I don’t know what I should have done... — Война заставляет нас все чаще действовать как Бог. Не знаю, как бы я поступил...». Немцы о том, что их шифры известны противнику, так и не узнали.

Операция «Ультра» — дешифрование англичанами немецкого шифратора «Энигма» в годы Второй мировой войны — долгое время оставалась большим секретом. Даже в 1970-х гг. многие ее участники крайне неохотно делились воспоминаниями о ней. И только в самом конце прошлого века документы о ней были рассекречены.

«Энигма» в переводе с греческого языка означает «загадка, тайна». В течение Второй мировой войны это был наиболее распространенный шифратор, который использовался в Германии, Италии и Японии, а также в нейтральной Швейцарии. Основываясь на шифровальном диске, созданном голландцем Хуго Кохом, «Энигму» разработал немецкий инженер Артур Шербиус, запатентовавший свое изобретение 18 февраля 1918 г. В 1923 г. он презентовал аппарат на съезде Международного почтового союза. Но покупателей отпугивала слишком высокая цена. Английские шифровальщики ознакомились с устройством «Энигмы» в июне 1924 г. Германская компания Chiffrier-maschinen AG, производившая этот шифратор, предложила его британскому правительству по весьма высокой для того времени цене — около 200 долл. за штуку. В ответ правительство Великобритании предложило немцам зарегистрировать аппарат в Британском патентном бюро. Германская компания согласилась и предоставила в бюро полную документацию с описанием работы шифратора. С 1926 г. им после некоторой модификации стали оснащать вооруженные силы и спецслужбы Германии. До апреля 1945 г. было выпущено около двухсот тысяч аппаратов. Они применялись во всех видах германских вооруженных сил, в абвере и в службе безопасности.

«Энигма» представляла собой электромеханическое устройство, состоявшее из нескольких (в последних моделях пяти) вращающихся на одной оси барабанов — дисков. На каждой стороне диска по окружности имелось двадцать шесть электрических контактов — по числу букв в латинском алфавите. Контакты с обеих сторон случайным образом соединялись внутри диска, формируя замену символов. Диски складывались вместе и их контакты, касаясь друг друга, обеспечивали прохождение электрических импульсов сквозь весь набор дисков на регистрирующее устройство. На боковой поверхности дисков был нанесен алфавит. Перед началом работы диски поворачивались в исходное положение (по терминологии английских криптографов — в состояние) таким образом, чтобы установилось кодовое слово.

В момент нажатия клавиши происходило шифрование знака открытого текста. При этом электрический импульс поступал с клавиатуры и проходил через систему дисков, после чего левый диск поворачивался на один шаг. Движение дисков происходило как в счетчике электроэнергии или в арифмометре. После того, как первый диск делал полный оборот, на один шаг поворачивался второй диск. После полного поворота второго диска сдвигался на один шаг третий и т.д.

После прохождения через все диски электрический сигнал поступал на рефлектор. С его помощью сигнал шел обратно через диски, но уже по другому пути. Выходивший из системы дисков сигнал поступал на лампочку-индикатор или печатающее устройство. «Энигма» была размером с пишущую машинку, работала от батареи, имела деревянный футляр. Для работы в полевых условиях это было очень удобно. Шифрование и дешифровка осуществлялись быстро; как сейчас сказали бы, — в режиме реального времени. При этом начальные установки осуществлял не оператор, а уполномоченный офицер. Влияние человеческого фактора уменьшалось до минимума.

Полностью исключались потери, связанные с применением таблиц сигналов, шифр-блокнотов, журналов перекодирования и других компонентов криптографии, требующих долгих часов кропотливой работы и связанных с почти неизбежными ошибками. Именно поэтому германское командование уверовало в абсолютную стойкость шифра и практически всю войну не уделяло достаточного внимания сохранению его в секрете. За что и поплатилось.

Польская криптографическая служба была образована сразу же после провозглашения независимости страны. Во время советско-польской войны поляки перехватывали и дешифровали советские военные и дипломатические сообщения. Так, 2-й отдел польского Генерального штаба на пике конфликта в августе 1920 г. дешифровал 410 секретных телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром. Во время наступления Красной армии на Варшаву поляки организовали ложный узел связи, с помощью которого им удалось заставить армию Тухачевского отступить к Житомиру, что имело для Красной армии катастрофические последствия.

С 1926 года польские радиоразведчики стали перехватывать немецкие сообщения, зашифрованные новым неизвестным им шифратором — «Энигмой». В 1928—1929 гг. в Познани были организованы курсы по изучению криптографии для студентов-математиков со знанием немецкого языка. В Познаньском университете прочитал курс лекций по криптологии начальник «немецкого» отдела шифрбюро министерства обороны Польши лейтенант Максимилиан Ченжский. В числе его слушателей были Мариан Режевский, Генрик Зыгальский и Ежи Розицкий. Эти специалисты впоследствии поступили на службу в шифрбюро и первыми получили результаты по дешифрованию «Энигмы». Именно в Польше разработали для этого математический аппарат и дешифровали некоторые перехваченные криптограммы.

В конце 1920-х начале 1930-х гг. польские криптографы считались весьма авторитетными специалистами. Так, японцы пригласили читать лекции по криптографии капитана польской армии Яна Ковалевского. Позже к нему в Польшу была направлена группа японских студентов, среди которых был Ризобар Ито. Он вскрыл шифрсистему типа Playfair, которая применялась в 1930-х гг. на английских линиях связи.

С 1931 г. польские криптоаналитики активно сотрудничали с французскими, а позже и с английскими коллегами. Под руководством Мариана Режевского на фирме AVA было разработано электромеханическое устройство под названием «Бомба». Этот аппарат позволял находить путем перебора начальное положение дисков за два часа. Впервые для управления «Бомбой» стали использоваться новые носители информации — перфокарты, изобретенные Генриком Зыгальским.

После оккупации Польши большинство сотрудников польского шифровального бюро бежало во Францию. Все копии «Энигмы» и «Бомбы» были тщательно уничтожены. Немцы так и не узнали о том, что их шифратор был вскрыт поляками. Основные же работы по дешифрованию «Энигмы» развернулись в Великобритании. Полученная от поляков информация позволила англичанам начать операцию, получившую название «Ультра». Работы по дешифрованию велись в местечке Bletchley Park (Блетчли-Парк) в викторианской усадьбе графства Бэкингемшир в 50-ти милях от Лондона. Здесь располагалась GC&CS — Government Code and Cypher School — «Правительственная школа кодов и шифров».

В этой школе, являющейся предметом национальной гордости Великобритании, был организован центр «Station X» насчитывающий 12 тыс. человек. Среди математиков, работавших в нем, стоит отметить Гордона Велчмана, Макса Ньюмана, Тони Фоулера. Но особая роль принадлежит выдающемуся математику Алану Тьюрингу. Именно он разработал не только математический аппарат дешифровки, но и теоретические основы автоматизации огромного объема вычислительной работы, которую приходилось выполнять дешифровщикам. Математическая модель, предложенная им — «машина Тьюринга» — является основой современной вычислительной и компьютерной техники.

После изучения польских материалов Алан Тьюринг пришел к выводу, что использовать подход с полным перебором сообщений уже не получится. Во-первых, это потребует создания более 30-ти экземпляров «Бомбы», что во много раз превышало годовой бюджет «Station X». Во-вторых, Германия должна была в скором времени догадаться и исправить конструктивный недостаток, на котором основывался польский метод. Поэтому он разработал собственный метод, позволяющий существенно сократить перебор последовательностей символов исходного текста. Однако появившаяся в «Энигме» коммутационная доска, простейший с точки зрения схемотехники элемент, добавила проблем исследователям. Возникшую довольно сложную математическую задачу разрешил Гордон Велчман, который усовершенствовал метод Тьюринга. Он изобрел так называемую «диагональную доску». На этой математической основе в августе 1940 г. с помощью компании «Вritish Tabulating Machines» и ее конструктора Гаральда Кина была построена первая британская криптоаналитическая машина, которая была названа Bombe, в знак уважения к польским криптографам.

Для того, чтобы дешифровать закодированное немецкое сообщение, криптоаналитикам нужно было решить две главные задачи. Во-первых, «вскрыть колеса», то есть установить точное расположение рабочих и нерабочих штифтов шифровальных дисков «Энигмы». Вторая задача — найти начальное положение (установки) дисков, использованное для конкретной телеграммы. Каждое секретное сообщение зашифровывалось при новых установках, поэтому задача решалась лишь после того, как были вычислены штифтовые комбинации на всех дисках.

Для вскрытия такого шифра требовался огромный объем вычислений. За недели такой работы утрачивалась оперативная ценность столь тяжело добытой информации. Поэтому наряду с эмулятором Bombe для автоматизации работ было создано специальное подразделение, получившее шутливое название «Ньюменарий», так как его возглавил математик Макс Ньюмен.

Первым проектом по автоматизации дешифрования была оптомеханическая специализированная машина-компаратор — сравнивающее устройство — Heath Robinson, названная по имени популярного в довоенных комиксах персонажа-изобретателя странных механизмов. Главная проблема была в точной синхронизации двух перфолент, одна из которых содержала германское шифрованное сообщение, а на второй были набиты циклически повторяющиеся последовательности битов, порождаемые штифтовыми комбинациями вскрытых дисков шифратора. В принципе проблема решалась, но работать с компаратором было очень сложно: бумага перфолент растягивалась и синхронизация сбивалась, что приводило к многочисленным ошибкам.

Задача была решена созданием компьютера Colossus (Колосс). Главная роль в его конструировании принадлежала сотруднику британского Министерства почт инженеру-электронщику Томми Флауэрсу. В Исследовательском центре министерства почт Dollis Hill в Северном Лондоне в период с февраля по декабрь 1943 г. Флауэрс и его коллеги построили небывалую по тому времени машину Mark I Colossus, содержавшую в своих схемах около 1500 электронных ламп. В канун Нового года готовый компьютер разобрали и перенесли в Блетчли-Парк, где с февраля 1944 года Colossus начал на постоянной основе вскрывать шифрпереписку высшего эшелона германского военного командования. Благодаря этому компьютеру время вскрытия телеграмм сократилось с нескольких недель до 2—3 часов. Воодушевленные успехом англичане в течение 1944 г. создали еще более усовершенствованный компьютер под названием Colossus Mark II. Он был примерно в пять раз быстрее своего предшественника, содержал около 2500 электронных ламп и работал по программам. Фактически это был первый в мире компьютер. Интересно, что Томми Флауэрс настоял на том, чтобы компьютер не выключался. Электронные лампы того времени чаще всего перегорали в момент включения-выключения. Всего было изготовлено 10 Colossus Mark II. Они работали непрерывно и были выключены только в день победы.

В общей сложности с помощью Colossus’ов было дешифровано свыше 63-х млн. знаков телеграмм немецкого верховного командования. Над этим работало примерно 550 сотрудников (в большинстве своем сотрудниц) Блетчли-Парк и служба радиоперехвата.

В мае 1945 г. звезда компьютеров Colossus закатилась. Черчилль очень опасался, что Сталин узнает о мощных дешифровальных возможностях недавнего союзника. Он лично дал указание, чтобы компьютеры разобрали на части размерами «не больше руки человека». Восемь из десяти машин были полностью демонтированы уже в том же 1945 г. Два последних компьютера сначала перевезли в Лондон, а затем в город Челтнем, где разместилась (и базируется сейчас) преемница GC&CS, криптографическая спецслужба Великобритании GCHQ — Government Communications Headquarters — Штаб-квартира правительственной связи. За плотной завесой секретности эти компьютеры использовались еще 15 лет для тренировочных и вспомогательных криптографических задач. В 1959—1960 гг. демонтировали две последние машины, тогда же была уничтожена их техническая документация. В 1996 г. группе энтузиастов при национальном музее Блетчли-Парк удалось воссоздать работоспособную копию этой машины.

Если бы Черчилль знал, что дядя Джо прекрасно осведомлен об операции «Ультра», он бы не приказал разбирать компьютеры Colossus. Советский агент Ким Филби еще в 1939 г. передал в Москву информацию о Блетчли-Парке и работе GC&CS. Проникнуть туда ему не удалось. Это сделал в 1942 г. другой советский агент из «кембриджской пятерки» — Джон Кэрнкросс. Он снабжал советскую разведку содержанием расшифровок «Энигмы». Однако долго там работать ему не пришлось. Контрразведывательный режим был усилен до такой степени, что передавать информацию из Блетчли-Парка Джон Кэрнкросс был просто не в состоянии. Ему пришлось оттуда уйти. Но самую большую тайну Черчилля Сталин знал.

Случай с бомбардировкой Ковентри наглядно показывает, какое значение Черчилль придавал секретности работ по дешифровке «Энигмы». В Великобритании для обозначения степени секретности информации существуют грифы «Секретно» и «Совершенно секретно». Когда встал вопрос о грифе информации, получаемой в результате дешифрования «Энигмы», то был предложен вариант «Ультрасекретно», который потом сократился до «Ультра». Отсюда и название операции.

Английский актер Л. Ховард, имевший мировую известность и одновременно являвшийся сотрудником одной из спецслужб Англии, получил задание передать важные секретные документы одному из адресатов разведки. Для прикрытия он должен был вылететь на гражданском самолете. Германская разведка агентурным путем узнала об этом, и немцы приняли решение сбить самолет. В свою очередь, англичане из сообщения люфтваффе, расшифрованного «Энигмой», узнали о намерении противника, однако не отменили операцию. Самолет был сбит, и Ховард погиб. Так Великобритания защищала тайну операции «Ультра».

Во время конфликта из-за Фолклендских островов между Великобританией и Аргентиной 25 мая 1982 г. бомбовым ударом аргентинской авиации был потоплен британский эсминец «Ковентри». В каком-то смысле он повторил судьбу города, в честь которого был назван. Как говорится, как корабль назвать — так он и поплывет.