Погоня за "Энигмой". Как был взломан немецкий шифр

Коммутационная панель «Энигмы» выглядела как обычный телефонный коммутатор и состояла из штекерных гнезд, в которые втыкались соединительные шнуры. Ключевые установки для «Энигмы», которыми Шмидт снабжал французское Второе бюро, в частности определяли, каким образом отправитель и получатель сообщения должны были соединить шнурами гнезда на коммутационной панели, чтобы правильно зашифровать и расшифровать его. Изменения в соединения на коммутационной панели вносились ежеквартально.

Каждый из трех дисков «Энигмы» мог вращаться вокруг горизонтальной оси отдельно от остальных или совместно с ними, подобно велосипедным колесам. На правой стороне диска находились 26 контактных иголок, служивших входами для электрического тока, генерируемого путем нажатия соответствующих клавиш на клавиатуре «Энигмы». На левой стороне диска располагались 26 контактных пластин, являвшихся выходами для электрического тока, проходившего через диск.

Электрический ток, попадая на контактную иголку, выходил с левой стороны диска через контактную пластину, а оттуда попадал прямиком на контактную иголку следующего диска. Пройдя через все три диска, электрический ток отражался рефлектором и посылался в противоположном направлении, снова проделывая путь через все три диска и коммутационную панель, минуя их в обратном порядке. Конечной точкой этого пути являлась лампочка с нанесенной буквой на световой панели. Именно она и являлась буквой шифрованного текста, подлежавшего отправке адресату сообщения.

Внутри каждого диска находились 26 проводов, соединявших иголки на правой стороне диска с пластинами на левой. Таким образом, если обозначить контактные иголки и пластины диска буквами латинского алфавита, получится, что электрический ток, поданный на контактную иголку, помеченную, скажем, буквой A, выходил с другой стороны диска через контактную пластину Z. Затем электрический ток проходил через следующий диск, снова отклоняясь в своем движении от прямой траектории. Миновав все три диска, ток отражался рефлектором и двигался обратно по ломаной линии через диски и коммутационную панель, заканчивая свой сложный путь на световой панели «Энигмы».

Самый правый диск «Энигмы» поворачивался на 1/26 часть своего полного оборота каждый раз, когда оператор нажимал клавишу на клавиатуре. А значит, в результате двойного нажатия на одну и ту же клавишу путь, который электрический ток проделывал внутри «Энигмы», был различным. Соответственно менялась и лампочка, которая загоралась на световой панели «Энигмы».

Любой из трех дисков «Энигмы» мог быть установлен в крайнюю правую позицию, посередине или в крайнюю левую позицию. О порядке расположения дисков «Энигмы», равно как и о соединениях на ее коммутационной панели, французов регулярно информировал Шмидт.

Еще одним важным составным элементом «Энигмы», положение которого требовалось задать для правильного зашифрования и расшифрования сообщений, являлось кольцо, установленное по внешнему периметру каждого диска. На кольцо были нанесены буквы латинского алфавита, и его можно было вращать вокруг оси диска. Положение кольца фиксировалось на диске с помощью специальной защелки и однозначно определялось буквой, находящейся на кольце напротив защелки. Эти буквы (по одной для каждого диска) были видны сквозь прорези на лицевой панели «Энигмы» и использовались отправителем шифрованного сообщения, чтобы задать исходное угловое положение, в которое получатель сообщения должен был установить диски своего экземпляра «Энигмы», чтобы правильно его расшифровать.

У колец было еще одно назначение. На каждом кольце имелся зубчик, который, после того как диск занимал определенное положение, заставлял поворачиваться ровно на одну позицию следующий диск «Энигмы», расположенный левее. Это положение было различным для каждого из трех дисков. Путем несложных вычислений можно убедиться, что исходное угловое положение, в которое были установлены диски «Энигмы», воспроизводилось вновь после примерно 17 тысяч нажатий клавиш на клавиатуре.

Режевский понимал, что для чтения немецких шифровок ему необходимо обзавестись точной копией «Энигмы». А чтобы ее изготовить, он должен выяснить, как контактные иголки и пластины соединены между собой внутри каждого из трех дисков. В декабре 1932 года Режевский, используя данные, полученные от Шмидта, вывел сложную алгебраическую формулу, позволявшую вычислить эти соединения для первого и второго дисков «Энигмы».

Однако при работе над формулой он допустил ошибку. Дело в том, что помимо трех вращающихся дисков в «Энигме» был еще один неподвижный диск. Режевский предположил, что этот четвертый диск устроен точно так же, как и такой же диск в коммерческой модификации «Энигмы». Предположение было неверным. В отличие от коммерческой модификации, в «Энигме», которую использовали немецкие военные, четвертый диск никак не влиял на направление движения электрического тока. И только когда Режевский осознал допущенную им ошибку, он смог совершенно точно определить соединения внутри первого и второго дисков «Энигмы».