Взломщики кодов - Дэвид Кан

Таковы основные принципы вскрытия дисковых шифраторов. Но их применение на практике обрекает криптоаналитика на самые жестокие испытания интеллекта среди известных человеку. Количество уравнений и неизвестных, кажется, превышает число песчинок в пустыне, а сами уравнения сложны и запутанны подобно гордиеву узлу. Отчасти эта сложность проистекает из необходимости указать все сдвиги по отношению к неподвижной входной и выходной пластине. С другой стороны, это связано с тем, что один сдвиг вычисляется через несколько других. Сдвиг на 3-м шифрдиске может быть известен только как сумма сдвигов на 1-ми 4-м шифрдисках, а сдвиг на 4-м шифрдиске может, в свою очередь, равняться сумме сдвигов на 2-м и 5-м шифрдисках. Таким образом, одно неизвестное может быть выражено через четыре или пять величин. Математическая теория групп очень подходит для решения уравнений такого типа, но она также очень подвержена ошибкам. В результате любое ложное предположение разрастается по древообразным ветвям этих уравнений, как злокачественная опухоль.

Характер сдвигов, восстановленных криптоаналитиком, может оказаться правильным только в относительном смысле, и потребуется дополнительно найти перестановку, с помощью которой можно будет получить абсолютно точные значения этих сдвигов. Кроме того, шифровальщики противника редко делают одолжение, устанавливая шифрдиски в одинаковые первоначальные положения при шифровании всех своих сообщений. Вскрытие также очень сильно затрудняется использованием устройств, которые обеспечивают неравномерное движение шифрдисков. Сам шифровальщик может внести дополнительные поправки, просто переставив шифрдиски. Короче говоря, дисковая шифрсистема создает исключительно сложный и стойкий шифр, составленный из достаточно простых элементов. Кем же были изобретатели этого своеобразного криптографического лабиринта?

Американец Эдвард Хеберн посвятил дисковым шифраторам лучшие порывы своего таланта. Он родился 23 апреля 1869 г. в городе Стриторе в штате Иллинойс. В 19 лет Хеберн отправился на Запад и там долгое время плотничал, строил и продавал деревянные дома. Он был голубоглазым шатеном среднего роста и телосложения. Хеберн носил усы, слыл спокойным, добрым и уравновешенным человеком и очень много читал. Вскоре после того, как ему исполнилось 40 лет, Хеберн неожиданно проявил большой интерес к криптографии.

С 1912-го по 1915 г. Хеберн подал несколько патентных заявок на различные шифровальные устройства. Например, он создал шифрсистему, в которую входили две электрические пишущие машинки, соединенные между собой 26 проводами. Когда нажималась какая-либо клавиша на одной машинке, это приводило к тому, что на другой печаталась буква шифртекста. Так как провода оставались подсоединенными к одним и тем же контактам на протяжении всего периода времени, в течение которого набирался открытый текст, то шифрование осуществлялось методом одноалфавитной замены. Несмотря на слабость применяемого метода шифрования, изобретение Хеберна было весьма примечательно тем, что преобразование открытого текста в криптограмму выполнялось при помощи токовых импульсов, посылаемых по электрическим проводам. Взаимные соединения этих проводов представляли собой прообраз шифрдиска. К 1917 г. идея создания дискового шифратора окончательно созрела в голове американского изобретателя. В том же году Хеберн сумел воплотить эту идею в виде подробных чертежей, а еще через год – в виде реального аппарата.

В начале 1921 г. Хеберн прибыл в Вашингтон, связался с представителями службы связи американских ВМС и продемонстрировал им собственное изобретение, одновременно направив свою первую заявку на шифрдиск в вашингтонское патентное бюро. «У нас долгое время безуспешно пытались, – вспоминал позднее тогдашний начальник службы связи ВМС США, – внести радикальные изменения в систему обеспечения секретности военных коммуникаций. И вот появился г-н Хеберн с Западного побережья и принес нам свою машину. Мы были восхищены, когда он продемонстрировал, что она может делать, и сразу же пожелали заказать несколько таких машин для нужд всего нашего флота».

В 1921 г. Хеберн основал фирму «Хеберн электрик код», которая стала самым первым производителем дисковых шифраторов в США. Получив необходимую поддержку от ВМС, а также полагая (вполне справедливо), что его изобретение является шифрующим устройством будущего, он стал активно продавать акции своей фирмы, чтобы собрать необходимый капитал. Поскольку «Хеберн электрик код» владела десятками патентов по всему миру (среди них был не только патент на дисковый шифратор, но и патенты на многие другие передовые для своего времени устройства, такие, как электрические пишущие машинки и указатели направления движения для автомашин), Хеберн без труда продал акции своей фирмы на астрономическую по тем временам сумму примерно в 1 миллион долларов.

В 1922 г. на деньги, вырученные от продажи акций, Хеберн приобрел механические мастерские, чтобы наладить в них производство штампов, литейных форм и шаблонов для дисковых шифраторов. Выступая перед сотрудниками своей фирмы, Хеберн заявил: «Мы очень близки к большому финансовому успеху благодаря нашим изобретениям в области шифровальных машин, и поэтому необходимо подготовиться к тому, чтобы заняться этим бизнесом на постоянной основе». 21 сентября паровая землеройная машина, которой управлял сам Хеберн, начала земляные работы на участке, отведенном под трехэтажное здание в неоготическом стиле. Согласно планам Хеберна, под крышей этого здания должны были со временем разместиться полировочный, инструментальный и сборочный цехи, а также ряд других производств, необходимых, чтобы наладить массовый выпуск дисковых шифраторов.

Пока шло строительство, Хеберн продолжал бойко торговать акциями своей фирмы, убеждая потенциальных покупателей, что их капитал имеет такой же шанс на успех, как и первоначальный капитал, вложенный в телефон, радио и другие великие изобретения человечества. Он завалил держателей акций «Хеберн электрик код» радужными отчетами и держал двери своей канцелярии открытыми до 9 часов вечера каждый божий день, включая воскресенья, чтобы желающие могли воочию ознакомиться с его удивительным изобретением. Собственное творение вызвало у самого Хеберна такой восторг, что он даже написал целую оду в честь дискового шифратора:

На Западе появилось удивительное изобретение.

Это триумф многолетнего, неустанного, терпеливого труда

Решена многовековая, сложнейшая проблема.

Создан изумительный, совершенный шифр…

Его достоинства столь очевидны, что ни одно государство в мире

Не может его игнорировать.

Он – результат глубоких исследований, продиктованных необходимостью.

Теперь «Хеберн электрик код» властвует над всеми шифрами.

Рыцарь радио, страж сокровищ,

Мозг нации, гарант полной безопасности,

Сердце корабля, хранитель жизней

В борьбе грубой силы против интеллекта…

Непостижимая, хитроумнейшая загадка для науки,

Настолько глубокая, что берегитесь, коварные предатели!

Вокруг вас расставлена невидимая гениальная западня.

Мировая война продемонстрировала его крайнюю необходимость,

Ученые всех государств участвовали в жестоком состязании.

Лучшие умы человечества стремились добиться успеха.

И сейчас в центре мирового внимания – американское изобретение.

В ВМС США справедливо решили, что лучше полагаться не на результаты поэтических упражнений Хеберна, а на мнение своих квалифицированных экспертов-криптологов. Именно из них в 1923 г. была создана авторитетная комиссия для рассмотрения дискового шифратора Хеберна. После недолгих размышлений эта комиссия единогласно порекомендовала принять машину на вооружение, но только после ее усовершенствования.

К концу 1923 г. было, наконец, закончено строительство грандиозного предприятия по производству дисковых шифраторов. Его стоимость перевалила за отметку 380 тысяч долларов, что в полтора раза превысило первоначальную смету. Доходы «Хеберн электрик код» оказались значительно ниже расходов на строительство, и весной 1924 г. фирма не смогла рассчитаться по своим долговым обязательствам. В ходе последовавшей реорганизации Хеберн был снят с поста президента. 30 апреля состоялось собрание обозленных акционеров, которые потребовали привлечь Хеберна к уголовной ответственности за то, что он торговал акциями своей фирмы по 3-5 долларов за штуку вместо установленной американским законом цены в 1 доллар.

Расследование продолжалось с 1924-го по 1926 г. За это время ВМС США заказали в «Хеберн электрик код» два дисковых шифратора, заплатив за них по 600 долларов за каждый, а армия перечислила Хеберну 1000 долларов еще за два шифратора. Крупная судоходная компания «Пасифик стимшип» купила семь дисковых шифраторов Хеберна по цене 120 долларов за каждый (такие отличия в цене объяснялись разным количеством шифрдисков в машинах, выставленных на продажу) для использования на пароходах и в филиалах этой компании. Наконец, итальянское правительство приобрело для своих нужд еще один дисковый шифратор производства «Хеберн электрик код».