Фраза «Алан Тюрінг зламав Енігму» дуже спрощує реальну історію. Спочатку польські математики розкрили математичну структуру військової «Енігми» та створили перші методи її систематичного зламу. Потім Тюрінг, Велчман та інші британські криптоаналітики розробили нові методи, а інженери створили машини, здатні застосовувати їх у величезних масштабах.
Британські криптоаналітики починали не з нуля. Польські математики вже розкрили принцип роботи військової «Енігми», створили її копії та передали союзникам свої методи пошуку ключів. Але восени 1939 року почалася війна. Німці змінювали процедури шифрування, частина попередніх методів втрачала ефективність, а кількість перехоплених повідомлень стрімко зростала. Тепер налаштування «Енігми» потрібно було знаходити швидко, регулярно і в масштабах величезної війни.
Центром британської боротьби з німецькими шифрами став Блетчлі-Парк — маєток приблизно за 80 кілометрів від Лондона. Тут зібрали математиків, лінгвістів, шахістів, інженерів, фахівців із радіозв’язку та багатьох інших спеціалістів.
Серед них був 27-річний математик Алан Тюрінг.
Закономірності Енігми
Перед криптоаналітиками стояло спеціфічне завдання. Вони вже знали будову й принцип роботи військової «Енігми», мали її копії та щодня перехоплювали величезну кількість німецьких радіограм. Але без правильних налаштувань машини всі ці повідомлення залишалися безглуздим набором літер. А налаштування змінювалися щодня.
Перебрати всі можливі варіанти вручну було практично неможливо. Тому Тюрінг та його колеги використали одразу дві речі: закономірності самої «Енігми» та передбачуваність частини повідомлень, які нею шифрували.
Військові повідомлення часто були досить шаблонними. Метеозведення містили типові слова про погоду, звіти мали стандартні формулювання, а службові повідомлення могли починатися або закінчуватися знайомими фразами.
Якщо криптоаналітик міг припустити, що певна частина шифротексту відповідає конкретному фрагменту німецького тексту, він отримував так званий crib — припущений фрагмент відкритого повідомлення. Простіше кажучи — підказку.
Уявімо, що криптоаналітики підозрюють: у певному місці повідомлення німці написали слово «WETTER».
Ключа вони ще не знають. Але тепер можна зіставити припущене слово із зашифрованими літерами та перевірити, чи могло воно взагалі тут знаходитися.
Головний недолік Енігми
І тут дуже допоміг суттєвий недолік «Енігми»: жодна літера не могла бути зашифорвана сама в себе.
Тому якщо в нашому припущенні певна літера відкритого тексту збігалася з літерою шифротексту на тій самій позиції, цей варіант можна було відразу відкинути.
Але це був лише перший крок.
Menu
Зіставивши crib із шифротекстом, криптоаналітики будували цілу схему логічних зв’язків між літерами — так зване menu.
Уявімо спрощений приклад. З нашого припущення випливає, що одна літера має перетворитися на іншу, та пов’язана з третьою, третя — з четвертою, а ланцюг зрештою повертається до однієї з попередніх літер.
Усі ці перетворення мали одночасно відповідати роботі роторів і штекерної панелі «Енігми».
І саме тут у справу вступала машина.
Bombe
На основі ідей Тюрінга, а згодом із важливими вдосконаленнями математика Гордона Велчмана, британці створили Bombe. Її назва нагадувала польську «бомбу», але метод пошуку був уже іншим.
Bombe не читала німецькі повідомлення сама. І вона не перебирала один за одним абсолютно всі можливі повні ключі «Енігми».
Натомість машина швидко перевіряла можливі порядки й положення роторів і для кожного варіанта простежувала логічні зв’язки, отримані з crib.
Коли машина знаходила перспективний варіант, його перевіряли окремо. Відновлені налаштування випробовували на перехопленому повідомленні. Якщо на виході з’являвся осмислений німецький текст — криптоаналітики знали, що знайшли те, що шукали.
І тоді починалася інша, не менш важлива частина роботи.
Знайдені добові налаштування певної мережі відкривали шлях до дешифрування багатьох інших її повідомлень за цей день.
Радіоперехоплення надходили до Блетчлі-Парку. Криптоаналітики шукали можливі crib, будували логічні схеми, Bombe перевіряли налаштування, знайдені кандидати підтверджували, перекладачі читали повідомлення, а аналітики намагалися зрозуміти, що саме планує противник.
Блетчлі-Парк
Це була величезна система, у якій працювали тисячі людей.
Особливо складним і важливим завданням була «Енігма» німецького флоту. Підводні човни полювали на конвої, які перевозили через Атлантику продовольство, паливо, зброю та війська. Інформація про розташування підводних човнів і їхні накази могла допомогти союзникам змінити маршрут конвою та уникнути атаки.
Але навіть розшифровану інформацію не можна було використовувати бездумно.
Якби дії союзників постійно показували, що вони знають зміст секретних німецьких повідомлень, противник міг запідозрити компрометацію своїх шифрів. Тому отриману інформацію використовували обережно, порівнювали з іншими джерелами, а іноді намагалися зробити так, щоб дії союзників можна було пояснити іншими причинами.
Це, однак, не означає, що союзники просто дозволяли відомим їм атакам відбутися заради збереження таємниці. Реальна система використання розвідданих була значно складнішою.
Ultra
Найсекретніші розвіддані, отримані завдяки перехопленню та дешифруванню ворожих повідомлень, поширювалися під грифом Ultra.
Вони допомагали союзникам під час битви за Атлантику, кампаній у Північній Африці, підготовки висадки в Нормандії та багатьох інших операцій. Історики сперечаються, наскільки саме дешифрування скоротило війну, тому популярні твердження про конкретну кількість «врятованих років» не варто сприймати як точний розрахунок.
Але значення Блетчлі-Парку було величезним.
Тюрінг був одним із головних людей цієї історії.
Але він не був самотнім генієм, який одного вечора увімкнув машину — і раптом прочитав усі німецькі повідомлення.
Хоча саме так цю історію дуже любить показувати кіно.