Бомба

редактировать
устройство для взлома программного кода, созданное в Блетчли-парке (Великобритания)

Военное изображение Блетчли-парк Бомба

бомба (UK : ) - это электромеханическое устройство, используемое британскими криптологами для расшифровки немецкой загадочной машины. -зашифрованные секретные сообщения во время Второй мировой войны. ВМС США и Армия США позже производили свои собственные машины с теми же функциональными характеристиками, хотя и по-разному спроектированные как друг от друга, так и из польских и британских бомб.

Британская бомба была добавлена ​​на основе устройства, известного как «bomba » (польский : bomba kryptologiczna), которое было разработано в Польше в Biuro Szyfrów (Бюро шифрование) криптолога Мариана Реевского, который взламывал сообщения German Enigma в течение предыдущих семи лет, используя ее и более ранние машины. Первоначальная конструкция британской бомбы была произведена в 1939 г. в Правительственная школа кодекса и шифрования Великобритании (GCCS) в Блетчли-Парк Аланом Тьюрингом с важным усовершенствованием, разработанное в 1940 г. Гордоном Велчманом. Инженерное проектирование и строительство были выполнены Гарольдом Кином из Британской компании по производству табуляторов. Первая бомба под кодовым названием Victory была установлена ​​в марте 1940 года, в то время как вторая версия, Agnus Dei или Agnes, включающая новую конструкцию Велчмана, работала к августу 1940 года.

Бомба была заблокирована для обнаружения некоторых из них. машине ежедневные настройки машин Enigma в различных немецких военных сетях : в частности, набор роторов в использовании и их положения в их положении в; начальные позиции сердечника ротора для сообщения - сообщение клавиша - и одна из проводок коммутационной панели.

Содержание

  • 1 Машина Enigma
    • 1.1 Четырехроторная Enigma
  • 2 Принцип бомбы
    • 2.1 Структура
    • 2.2 Меню бомбы
    • 2.3 Значения Stecker
    • 2.4 Автоматическое вычисление
    • 2.5 На практике
  • 3 Британская бомба
  • 4 Ответ на четырехроторная Enigma
    • 4.1 Бомба ВМС США
    • 4.2 Бомба армии США
  • 5 Восстановленная бомба
  • 6 См. также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Машина Enigma

Трехроторная Enigma с коммутационной панелью (Steckerbrett) Изображение серии из трех роторов машины Enigma

Enigma - это электромеханический ротор машина, используемая для шифрования и дешифрования секретных сообщений. Он был разработан в Германии в 1920-х годах. Повторяющиеся изменения электрического пути от клавиатуры к ламповой панели реализуют полиалфавитный шифр подстановки, который превращает открытый текст в зашифрованный текст и обратно. Скремблер Enigma содержит роторы с 26 электрическими контактами на каждой стороне, проводка отводит ток в другое положение с двух сторон. При нажатии на клавиатуре электрический ток проходит через входной барабан на правом скремблера, затем через набор роторов к отражающему барабану (или отражателю), который поворачивает его обратно. через роторы и входной барабан и наружу, чтобы загорелась одна лампа на ламповой панели.

При каждом переключении вызывает правый или «быстрый» ротор перемещается на одну позицию, что изменение шифрования. Кроме того, в специальный момент правый ротор заставляет средний ротор двигаться вперед; Подобным образом средний ротор может заставить левый (или «медленный») ротор двигаться вперед. Каждый ротор вызывает "оборот" ротора влево после полного вращения. Оператор Enigma мог вращать колеса вручную, чтобы изменить букву алфавита, отображаемую через окно, чтобы установить начальное положение роторов для шифрования сообщений. Эта трехбуквенная последовательность и есть «ключ сообщения». Существует 26 × 26 × 26 = 17 57 применений набора из трех роторов и, следовательно, различных клавиш сообщений. Открыв крышку станка и отпустив прижимную планку, набор из трех роторов на их шпинделе можно было снять с станка и изменить их последовательность (так называемый «порядок колес» в Блетчли-парке). Умножение 17 576 на шесть порядков колес дает 105 456 различных способов настройки скремблера.

Коммутационная панель машины Enigma, на которой показаны две пары замененных букв: S - O и A - J. Во время Второй мировой войны было выполнено десять коммутационных панелей.

Хотя 105 456 - большое количество, это не гарантирует безопасности. Возможна атака грубой силы: можно предоставить себе использование 100 клерков кода, каждый из которых пытается расшифровать сообщение, используя 1000 различных настроек ротора. Поляки разработали карточные каталоги, чтобы можно было легко найти положение ротора; Британия создала каталоги «EINS» (распространенное немецкое слово, означающее номер один). Возможны и менее интенсивные методы. Если весь трафик сообщений в течение дня используется одну и ту же начальную позицию ротора, то частотный анализ для каждой позиции мог бы восстановить полиалфавитные замены. Если использовались разные начальные положения ротора, то перекрывающиеся части сообщения можно было бы найти с помощью индекса совпадения . Многие крупные державы (в том числе немцы) могли нарушить трафик Enigma, если бы знали, как работает ротор. Немецкие военные знали, что Enigma была слабой.

В 1930 году немецкая армия представила дополнительную функцию безопасности, коммутационную панель (Steckerbrett на немецком языке; каждая вилка - это Stecker), которая обычно зашифровывала буквы. Шифрование Enigma является самообратным, оно меняет местами буквы попарно: если Aпреобразуется в R, то Rпреобразуется в A. Коммутационная панель поддерживала самообратное преобразование, но преобразование коммутационной панели, в отличие от преобразования ротора, не предусмотрено во время шифрования. Эта закономерность была предложена Велчманом в усовершенствовании бомбы «диагональной доской», что повысило ее эффективность. С шестью используемыми штепсельными вилками (14 букв остаются незакрепленными) это дает 100 391 791 500 способов настройки коммутационной панели.

Важная особенность машины с точки зрения криптоаналитика, и действительно от Энигмы. Ахиллесова пята заключалась в том, что отражатель в скремблере означал, что письмо никогда не шифровалось само по себе. Поэтому любое предполагаемое решение, которое давало для любого одного места и ту же букву, предлагаемом открытом тексте и зашифрованном тексте, могло быть исключено.

В преддверии Второй мировой войны немцы применяли улучшения своих военных машин Энигма. К январю 1939 года были введены дополнительные винты, так что было выбрано три из пяти (то есть 60 заказов на колеса) для армии и ВВС Enigmas и три из восьми (336 заказов на колеса) для военно-морских машин. Кроме того, на коммутационной панели использовалось десять выводов, оставив незакрепленными только шесть букв. Это означало, что ВВС и армия Enigmas могли быть установлены 1,5 × 10 путей. В 1941 году немецкий флот представил версию Enigma с вращающимся отражателем (M4 или Четырехроторная Enigma) для связи с подводными лодками . Это могло быть установлено 1,8 × 10 способов.

Четырехроторная Enigma

К концу 1941 года в судьбе германского флота произошла битва за Атлантику, в сочетании с отчетами разведки он убедил адмирала Карла Дёница в том, что союзники могут читать закодированные сообщения ВМФ Германии, а четвертый ротор с неизвестной проводкой был добавлен к загадкам ВМФ Германии, используемым для связи подводных лодок, создавая систему Triton. известный в Блетчли-парке как акула. Это было связано с более тонким рефлектором, чтобы освободить место для дополнительного ротора. Triton был разработан таким образом, чтобы при необходимости он оставался совместимым с трехроторными машинами. Один из дополнительных «четвертых» роторов, «бета», был спроектирован таким образом, когда он был соединен с тонким отражателем «B», а ротор и кольцо были установлены на «A», пара действовала как стандартный трехроторный широкий. Отражатель "Б". Как и прежде, неизвестная проводка предотвращит несанкционированное чтение сообщений. К счастью для союзников, в декабре 1941 года, еще до того, как машина поступила на официальную службу, подводная лодка случайно отправила сообщение о том, что четвертый несущий винт находится в неправильном положении. Затем он повторно передал сообщение с ротором в правильном (имитация трех ротора) положении. В феврале 1942 года изменение количества используемых роторов стало официальным, и способность подводного союза читать немецких лодок прекратилась до тех пор, пока захват захваченной подводной лодки не показал способность четырехвинтовой машины имитировать трехвинтовую. машины, но также и то, что четвертый ротор не двигался во время сообщения. Это вместе с вышеупомянутой ошибкой обеспечивает взломщика кода в конечном итоге схему подключения четвертых роторов «бета» и «гамма».

Первая половина 1942 года была «Вторым счастливым временем " для немецких подводных лодок, с новым успехом в атаке союзных судов. Это было связано с безопасностью новой Enigma. отправленные в военно-морском шифре № 3. С января по март 1942 года немецкие подводные лодки потопили 216 кораблей у восточного побережья США. В мае 1942 года США начали использовать систему конвоев и потребовалинения прибрежных городов, чтобы корабли не выделялись на фоне их огней, Неспособность союзников изменить шифр в течение трех месяцев плюс тот факт, что сообщения союзников никогда не содержали необработанных расшифрованных сообщений Enigma (или даже упоминалось, что они расшифровали сообщения), помогли убедить немцев в безопасности их сообщений. Напротив, союзники узнали, что немцы взломали военно-морской шифр практически сразу из расшифровок Enigma, но потеряли много раблей из-за задержки с изменением шифра.

Принцип бомбы

Немецкий ключ Enigma список с настройками машины на каждый день одного месяца Работающая восстановленная бомба сейчас находится в Национальном музее вычислительной техники на Блетчли-Парк. Каждый из вращающихся барабанов имитирует действие ротора Enigma. Имеется 36 эквивалентов Enigma и три барабанчика в верхнем конце среднего ряда. Джон Харпер глобл команду «Феникс», которая восстановила эту Бомбу. Он был официально включен герцогом Кентским, покровителем Британского компьютерного общества 17 июля 2008 года.

Для расшифровки немецкого языка необходимо открыть следующие настройки машины Enigma. военные сообщения Enigma. Как только они известны, все сообщения для этой сети за этот день (или пару дней в случае немецкого флота) могут быть расшифрованы.

Внутренние настройки (требовали открытия крышки машины Enigma)

  • Выбор роторов, используемых в скремблере Enigma, и их положения на шпинделе (Walzenlage или "порядок колес"). Возможные порядки колес: 60 (три винта из пяти на выбор) для армейских и военно-воздушных сетей и 336 (три винта из пяти на выбор) для военно-морских сетей.
  • Позиции вращения колец алфавита насечка относительно сердечника каждого используемого ротора (Ringstellung или «кольцевые настройки»). Для каждого ротора существует 26 применений кольца.

Внешние настройки (которые можно изменить, не открывая машину Enigma)

  • Соединения коммутационной панели (Steckerverbindungen или «значения Stecker»). Десять выводов могут быть размещены в (26 2) ⋅ (24 2) ⋅ (22 2) ⋅... ⋅ (8 2) 10! Знак равно 150, 738, 274, 937, 250 {\ displaystyle {\ frac {{26 \ select 2} \ cdot {24 \ choose 2} \ cdot {22 \ choose 2} \ cdot... \ cdot {8 \ выберите 2}} {10!}} = 150 738 274 937 250}{\ frac {{26 \ choose 2} \ cdot {24 \ choose 2} \ cdot {22 \ choose 2} \ cdot... \ cdot { 8 \ выбрать 2}} {10!}} = 150 738 274 937 250 различных комбинаций (приблизительно 151 триллион).
  • Ротор скремблера позиционируется в начале шифрования ключа сообщения (Grundstellung или «индикатор-постановка») - до мая 1940 г.; или после этого начального положения каждого ротора в начале шифрования сообщений («ключ сообщения»), из которых может быть получена установка индикатора. Всего имеется 17 576 преступников трехбуквенных ключей.

Бомба определила возможные начальные положения сердечников ротора и партнера по Стекеру с помощью буквой для набора команд колес. Затем для завершения процесса дешифрования использовались ручные методы. По Гордона Велчмана, «... задача бомбы заключалась в том, чтобы просто уменьшить допущения о порядке колес и положениях скремблеров, которые требуют« дальнейшего анализа », до приемлемого числа».

Строение

Барабаны на восстановленной Бомбе в действии. Все верхние барабаны вращаются непрерывно и синхронно. Три барабана одного из 36 эквивалентов Enigma и монтажные пластины для другого, применение 104 контакта для проволочных щеток на задней части барабанов. Верхний барабан соответствует левому ротору Enigma, средний барабан - среднему ротору, нижний барабан - правому ротору. Проволочные щетки на задней части барабана из восстановленной Bombe.

. Бомба была электромеханическим механизмом, который имитировало действие нескольких машин Энигмы, соединенных вместе. Немецкая Enigma использовала в любой момент набор из трех роторов, каждый из которых мог быть установлен в любом из 26 положений. Стандартная британская бомба содержала 36 эквивалентов Enigma, каждый с тремя барабанами, соединенными проводом для создания того же эффекта скремблирования, что и роторы Enigma. Бомба могла выполнять две или три задачи одновременно. В каждом задании должно быть меню, которое нужно запускать с разными порядками колес. Если в меню было 12 или меньше букв, на одной бомбе можно было запустить три разных порядка колес; если больше 12 букв, только две.

Для имитации роторов Enigma каждый роторный барабан бомбы имел два полных набора контактов, один для входа в отражатель, другой для выхода из отражателя, чтобы отраженный сигнал мог проходить обратно через отдельный набор контактов. Каждый барабан имел 104 проволочных щетки, контактировавших с пластиной, на которые они были загружены. Щетки и соответствующий набор контактов на пластине были расположены в четырех концентрических кругах по 26. Внешняя пара кругов (вход и выход) была эквивалентна току в Enigma, проходящему в одном направлении через скремблер, внутренняя пара эквивалентна току, текущему в обратном направлении.

Межсоединения внутри барабанов между двумя наборами входных и выходных контактов были идентичны таковым на соответствующем роторе Enigma. Между двумя внутренними наборами контактов трех входных / выходных плат была постоянная проводка. Оттуда схема продолжилась до коммутационной панели, расположенной на левой торцевой панели, которая была подключена, чтобы имитировать отражатель Enigma, а затем обратно через внешнюю пару контактов. На каждом конце «двусторонней Enigma» были розетки на задней части машины, к которому можно было подключить 26-контактные кабели.

Барабаны бомб были расположены так, что верхний из трех имитировал левый ротор скремблера Enigma, средний - средний ротор, а нижний - правый. Все верхние барабаны синхронно приводились в движение электродвигателем. Для каждого вращения верхних барабанов средний барабан увеличился на одну позицию, а также для каждого среднего и нижнего барабанов, что в сумме дает 26 × 26 × 26 = 17 576 положений 3-роторного скремблера Enigma.

Барабаны имели цветовую кодировку, в соответствии с которой они эмулировали ротор Enigma: I Красный; II Maroon; III зеленый; IV желтый; V Браун; VI Cobalt (синий); VII Jet (черный); VIII Серебро.

В каждом положении роторов электрический ток будет или не течь по каждому из 26 проводов, и это будет проверяться в компараторе бомбы. Для большого количества тестируемых условий к логическому противоречию, исключающему эту настройку. Если тест не приводил к противоречию, машина останавливалась.

Оператор записал возможное решение, считывая положения индикаторных барабанов и индикатор блока на правой боковой панели Bombe. Затем оператор перезапустил цикл. Возможные решения, или остановки, как их называли, были обработаны, исключить как можно больше ложных остановок. Как правило, было много ложных остановок для бомбы, прежде чем была найдена правильная.

Возможные решения для набора заказов колес были подвергнуты обширной дальнейшей криптоаналитической работе. Это постепенно устраняло ложные остановки, создавалось набор соединений коммутационной панели и устанавливалось положения буквенных колец ротора. В конце концов, результат будет протестирован на машине Typex, которая была модифицирована для репликации Enigma, чтобы увидеть, произвела ли эта дешифровка немецкий язык.

меню Bombe

Буквы шпаргалки и зашифрованного текста, представленные в виде графика, чтобы предоставить меню, которое определяет, как настроить запуск бомбы. Этот пример несколько необычен тем, что он содержит целых три цикла. Меню Bombe основано на информационном табло Блетчли Парк, авторство которого отдается Пегги Эрскин-Таллох.

В ходе взрыва бомбы сначала был получен криптоаналитик. crib - раздел открытого текста, который, как предполагалось, соответствовал зашифрованному тексту. Найти кроватки было непросто; для этого требовалось хорошее знание немецкого военного жаргона и навыков общения операторов. Однако взломщикам кодов помог тот факт, что Enigma никогда не шифровала письмо самому себе. Это помогло в тестировании возможного шпаргалки по зашифрованному тексту, так как это могло исключить ряд шпаргалок и позиций, где одна и та же буква встречалась в одной и той же позиции как в открытом, так и в зашифрованном тексте. Это было названо аварией в Блетчли-парке.

Как только подходящая детская кроватка будет выбрана, криптоаналитик создаст меню для подключения бомбы, чтобы проверить кроватку на соответствие зашифрованному тексту. Ниже приводится упрощенное объяснение процесса создания меню. Предположим, что шпаргалка - это ATTACKATDAWN, которую нужно протестировать на определенном участке зашифрованного текста, скажем, WSNPNLKLSTCS . Буквы кроватки и зашифрованного текста сравнивались, чтобы установить пары между зашифрованным текстом и открытым текстом кроватки. Затем они были отображены в виде графика. Следует иметь в виду, что отношения являются взаимными, так что A в открытом тексте, связанном с W в зашифрованном тексте, совпадает с W в связанном открытом тексте. с A в зашифрованном тексте. В позиции 1 сравнения открытого текста и зашифрованного текста буква A связана с W, но A также связана с P в позиция 4, K в позиции 7 и T в позиции 10. Построение этих соотношений в такой диаграмме обеспечило меню, из которого можно было бы установить соединения бомб и стартовые позиции барабана.

Шифрованный текстWSNPNLKLSTCS
Открытый текстATTACKATDAWN
Позиция сообщения123456789101112
Настройка верхнего барабанаZZZZZZZZZZZZ
Настройка среднего барабанаZZZZZZZZZZZZ
Настройка нижнего барабанаABCDEFGHIJKL

На иллюстрации показаны три последовательности буквы, образующие петли (или циклы, или замыкания), ATLK, TNS и TAWCN . Чем больше петель в меню, тем больше вариантов настройки ротора бомба может отклонить, и, следовательно, тем меньше ложных остановок.

Алан Тьюринг провел очень обстоятельный анализ (без каких-либо электронных средств), чтобы оценить, сколько бомбовых остановок можно ожидать в зависимости от количества букв в меню и количества петель. Некоторые из его результатов приведены в следующей таблице. Недавнее моделирование бомбы показало аналогичные результаты.

Предполагаемое количество остановок бомб для каждой из ротора
Количество букв в меню
Циклы8910111213141516
32.21.10.420,140,04<0.01<0.01<0.01<0.01
25828113,81,20,300,06<0.01<0.01
11500720280100317,71,60,280,04
040,00019,00073002700820200437.31.0

Значения Штекера

Немецкая военная Enigma включает в себя коммутационную панель (Steckerbrett на немецком языке), которые меняли местами буквы (обозначенные здесь P) до и после смены основного шифратора (обозначенного S). Соединения коммутационной панели были известны криптоаналитикам как значения Штекера. Если бы не было коммутационной панели, было бы относительно просто проверить настройку ротора; Можно настроить машину Typex, модифицированную для репликации Enigma, и зашифровать на ней шпаргалку Aи сравнить с зашифрованным текстом W. Если они совпадают, предпринята попытка следующей буквы, проверяя, зашифровано ли Tкак S, и так далее для всей длины шпаргалки. Если в какой-то момент не совпадают, предварительная настройка ротора будет отклонена; Большинство неверных настроек будут исключены после тестирования всего двух букв. Этот тест можно легко механизировать и применить ко всем 17 576 настройкам роторов.

Однако с коммутационной панелью было намного сложнее выполнить пробное шифрование, потому что было неизвестно, что было преобразовано шифртекст и буквы зашифрованного текста. Например, в первой позиции P (A) и P (W) были неизвестны, потому что неизвестны были настройки коммутационной панели.

Решение Тьюринга для определения значений Stecker (соединений коммутационной панели) заключалось в том, чтобы отметить, что, хотя значения, скажем, для P (A) или P (W) были неизвестны, шпаргалка по -прежнему известная взаимосвязь между этими ценностями; то есть значения после преобразования коммутационной панели. Используя эти отношения, криптоаналитик может рассуждать от одного к другому и другому, вывести логическое противоречие, и в этом случае рассматриваемая настройка ротора может быть исключена.

Рабочий пример такого рассуждения может выглядеть следующим образом: криптоаналитик может предположить, что P (A) = Y. Глядя форму позиционирования 10 сравнения crib: зашифрованный текст, мы видим, что Aшифруется до T, или выраженноголой:

T= P (S 10 (P (A)))

показывает функцию P является обратной самой себе, мы можем применить ее к обеим сторонам уравнения и получить следующее:

P(T) = S 10 (P (A))

Это дает нам связь между P (A) и P (T). Если P (A) = Y, и для рассматриваемой настройки ротора S 10(Y) = Q(скажем,), мы можем сделать вывод, что

P(T) = S 10 (P (A)) = S 10(Y) = Q

Хотя шпаргалка не позволяет нам определить, какие значения после расширения, она действительно обеспечивает ограничение между ними. В этом случае он показывает, как P (T) полностью определен, если P (A) известен.

Подобным образом, мы также можем заметить, что Tшифрует до Lв позиции 8. Используя S 8, мы можем вывести скоординированное значение для L, используя аналогичный аргумент, чтобы получить, скажем,

P(L) = S 8 (P (T)) = S 8(Q) = G

Аналогично, в позиции 6, Kшифрует в L. Машина «Времена» является самовзаимной, это означает, что в той же позиции Lтакже будет зашифровать до K. Зная это, мы можем применить аргумент еще раз, чтобы вывести значение для P (K), которое может быть:

P(K) = S 6 (P (L)) = S 6(G) = F

И снова, аналогичные рассуждения применяются в позиции 7, чтобы получить:

P(A) = S 7 (P (K)) = S 7(F) = N

Однако в этом случае мы вывели противоречие, поскольку по гипотезе, мы предположили, что P (A) = Yвначале. Это означает, что предполагаемое предположение должно быть неверным, и поэтому (для данной настройки ротора) P (A) ≠ Y(этот тип аргумента называется reductio ad absurdum или "доказательство путем противоречие").

Шаг удержания, использованный бомбой; в то время как фактические промежуточные значения после коммутационной панели P - «скрученные» значения - неизвестны, если одно из них угадано, то можно использовать шпаргалку для вывода других скрученных значений. Здесь предположение, что P (A) = Yможет объявить вывод, что P (T) = Q, потому что Aи Tсвязаны в 10-й позиции в шпаргалке.

Криптоаналитик выдвинул гипотезу об одном соединении коммутационной панели для проверки бомбы. Остальные значения Stecker и настройки кольца были определены вручную.

Автоматическое вычисление

Чтобы автоматизировать эти логические выводы, бомба принимает форму электрической цепи. Ток протекал по цепи почти мгновенно и представлял все возможные логические выводы, которые можно было сделать в этом месте. Чтобы сформировать эту схему, бомба использовала несколько наборов роторных стеков Enigma, соединенных вместе в соответствии с инструкциями, приведенными в меню, полученном из детской кроватки. Каждая машина Enigma 26 имеет входы и выходы, стеки реплик Enigma соединены друг с другом 26-жильными кабелями. Кроме того, каждая установка ротора стека Enigma смещена на мест, определяемое его положением в стойке; например, стопка Enigma, соответствующая пятой букве в кроватке, будет на четыре места дальше, чем стопка, соответствующая первая букве.

На практике

Практические бомбы использовали несколько наборов вращающихся вместе роторов для проверки нескольких гипотез о настройках машины Enigma, таких как порядок роторов в стопке.

Хотя бомба Тьюринга работала теоретически, для этого требовались длинные шпаргалки, чтобы исключить достаточно большое количество настроек. Гордон Уэлчман придумал способ использования симметрии Stecker Enigma для увеличения мощности бомбы. Его предложением было приспособление, называемое диагональной доской, которое еще больше повысило эффективность бомбы.

Британская бомба

Польская криптологическая бомба (польский: bomba kryptologiczna; множественное число bomby) был полезным только до тех пор, пока выполнялись три условия. Во-первых, форма индикатора должна быть повторение ключа сообщения; во-вторых, количество доступных роторов должно быть ограничено до трех, давая шесть различных «порядков колес» (три ротора и их порядок в машине); и, в-третьих, количество выводов на плате должно быть уменьшено. Было построено шесть машин, по одной на каждый возможный порядок ротора. Бомба была поставлена ​​в ноябре 1938 года, но через месяц немцы ввели два дополнительных винта для загрузки в скремблер Enigma, увеличенное количество заказов на колеса в десять раз. Строительство еще 54 бомб было не по карману полякам. Кроме того, 1 января 1939 года количество выводов на плате было увеличено до десяти. Поэтому полякам пришлось вернуться к ручным методам, листы Зыгальского.

Алан Тьюринг разработал британскую бомбу на более общем принципе, допущении наличия текста, называемого шпаргалкой, который криптоаналитики могли предсказать. вероятно, будет присутствовать в определенном месте сообщения. Этот метод атакой с открытым текстом и в ограниченной степени использовался поляками, например, немцы использовали "ANX" - "AN", по-немецки "Кому", за которым следует "X" в проставки.

Вид сзади на восстановленную Бомбу. Здесь показаны коммутационные панели и 26-контактные кабели, используется для подключения «меню». Он включает в себя «диагональные доски», которые, несмотря на свое название, имеют физически прямоугольную форму.

На строительство машины Тьюринга был выделен бюджет в размере 100 000 фунтов стерлингов, контракт на изготовление бомб был предоставлен Британская компания по производству табуляторов (BTM) в Летчворт. BTM передала проект под руководством Гарольда «Док» Кина. Каждая машина была около 7 футов (2,1 м) в ширину, 6 футов 6 дюймов (1,98 м) в высоту, 2 фута (0,61 м) в глубину и весила около тонны. На передней части каждой бомбы было 108 мест для установки барабанов. Барабаны были в трех группах по 12 троек. Каждый триплет, расположенный вертикально, соответствовал трем роторам скремблера Enigma. Входные и выходные контакты барабанов бомбы были подключены к кабельному разъему, что позволяет подключать бомбу в соответствии с меню. «Быстрый» барабан вращался со скоростью 50,4 об / мин в первых моделях и 120 об / мин в более поздних моделях, когда время на настройку и прохождение всех 17 576 созданных положений для одного заказа ротора составляло около 20 минут..

Первая бомба получила название «Победа». Он был установлен в «Хижине 1» в Блетчли-парке 18 марта 1940 года. Он был основан на оригинальной конструкции Тьюринга и поэтому не имел диагональной доски. 26 апреля 1940 г. HMS Griffin захватил немецкий траулер (Schiff 26, Polares) под голландским флагом; В захват были включены некоторые ключи Enigma с 23 по 26 апреля. Блетчли ретроспективно атаковал некоторые сообщения, отправленные в этот период, используя захваченный материал и гениальное меню Bombe, в котором все быстрые роторы Enigma были в одном положении. В мае и 1940 года Блетчли удалось прервать шестидневное военно-морское движение, 22–27 апреля 1940 года. Эти сообщения были первыми сообщениями Кригсмарине войны », [но] хотя этот успех расширился Знание Военно-морским отделом организации связи Кригсмаринес не повлияло на военно-морские операции и не сделало возможное дальнейшее решение морской загадки». Вторая бомба, названная «Agnus dei», позже сокращенная до «Agnes» или «Aggie», была оснащена диагональной доской Велчмана и была установлена ​​8 августа 1940 года; Позднее "Победа" вернули Лечворту для установки диагональной доски. Позже бомбы были перенесены из «Хижины 1» в «Хижину 11». Капитан группы Винтерботэм назвал бомбу «Бронзовой богиней» из-за ее цвета. Операторы более прозаично описывали как «большие металлические книжные шкалы».

В 1940 году на этих двух машинах было взломано 178 сообщений, почти все успешно. Из-за опасности потери бомб в случае бомбардировки, были созданы станции для взрыва бомбы в Адстоке, Гейхерст и Вэйвендон, все в Бакингемшире. В июне-августе 1941 года в Блетчли-парке было от 4 до 6 бомб, а когда Вейвендон был завершен, у Блетчли, Адстока и Вавендена было всего от 24 до 30 бомб. Когда Гейхерст начала работать, в общей сложности было от 40 до 46 бомб, и ожидалось, что общее количество вырастет примерно до 70 бомб, которыми управляют около 700 Ренсов (Королевская военно-морская служба женщин). Но в 1942 году с появлением военно-морской четырехвинтовой Enigma потребовалось «гораздо больше семидесяти бомб». Новые станции были построены в Стэнмор и Исткот, и бомбы Вэйвендона и Адстока были перенесены на них, хотя территория Гейхерста была сохранена. Несколько бомб, оставшихся в Блетчли-парке, использовались только в демонстрационных и учебных целях.

Основные тип британских (BTM ) бомб
ТипКоличество эквивалентов EnigmaМеханизмКоличество построенных
Исходный стандарт36 (30 на стадии подготовки к производству)3-роторные эквиваленты Enigma73
Jumbo363-роторные эквиваленты Enigma плюс дополнительный механизм для проверьте каждую остановку и распечатайте результаты (прозванный «пулеметом» из-за шума, создаваемого его униселекторами )14
Mammoth364-роторные эквиваленты Enigma с высоким - реле скорости для сенсорных остановок57
Cobra364-роторные эквиваленты Enigma с электронным сенсорным блоком, разработанным C. Команда Э. Винн-Уильямс и Томми Флауэрс 'на исследовательской станции GPO (эта машина была ненадежной)12
«Новый» стандарт363-роторные эквиваленты Enigma (с высокоскоростными сенсорными реле типа Siemens)68

Производство бомб на БТМ в Летчворте в условиях военного времени было далеко не таким быстрым, как позднее американцы. в NCR в Дейтоне, штат Огайо.

Количество имеющихся трехроторных бомб
ГодМесяцЧисло
1941Декабрь12
1942Декабрь40
1943Июнь72
1943Декабрь87
1944Декабрь152
1945Май155

Сержанту Джонсу была возложена общая ответственность за обслуживание Бомбы. Эдвард Трэвис. Позже командир эскадрильи, не путать с Эриком Джонсом, он был одним из первых инженеров по обслуживанию бомб и имел опыт в технике BTM. Уэлчман сказал, что позже, во время войны, когда другие люди пытались их поддерживать, они осознали, насколько им повезло, что он был им. Около 15 миллионов тонких проволочных щеток на барабанах должны были обеспечить надежный контакт с выводами на шаблоне. Было 104 щетки на барабан, 720 барабанов на бомбу и, в конечном итоге, около 200 бомб.

После Второй мировой войны около пятидесяти бомб осталось в RAF Eastcote, а остальные были уничтожены. Уцелевшие бомбы были задействованы, возможно, по шифрам Восточного блока. Смит цитирует официальную историю бомбы, утверждая, что «некоторые из этих машин должны были храниться отдельно, но другие требовались для выполнения новых заданий, а шестнадцать машин были относительно заняты в меню». и «Интересно отметить, что большинство рабочих мест выполнялось, а время работы, проверки и другое техническое обслуживание было быстрее, чем в лучшие времена во время войны».

Ответ на четырехроторную Enigma

Блетчли Парк инициировал программу по разработке гораздо более быстрых бомб, которые могли бы расшифровать четырехроторную систему за разумное время. Было два потока разработки. Один под кодовым названием Cobra с электронным датчиком был произведен Чарльзом Винн-Вильямсом из Telecommunications Research Establishment (TRE) в Малверне и Томми Флауэрс Главпочтамта (GPO). Другой, под кодовым названием Мамонт, был разработан Гарольдом Кином в BTM, Летчворт. Первоначальная поставка была запланирована на август или сентябрь 1942 года. Проекты двойной разработки создают значительную напряженность между двумя командами, обе из которых ставят под сомнение жизнеспособность машины противостоящей команды. После значительного внутреннего соперничества и споров Гордон Велчман (к тому времени заместитель директора Блетчли-Парка по механизации) был вынужден вмешаться, чтобы разрешить ситуацию. В конце концов, Кобра оказалась ненадежной, и Мамонт пошли в полномасштабное производство.

В отличие от ситуации в Блетчли-парке, вооруженные силы США не имели единой криптоаналитической службы. В самом деле, существовало серьезное соперничество между объектом армии США , Службой разведки сигналов (SIS) и службой ВМС США, известной как OP. -20-G. Как сообщается, сообщается, что Германия и ее союзники сообщили о том, что ее союзники стали полезными. Как установить доверительные отношения между криптоаналитиками, американские бомбы использовались для взаимной выгоды.

В феврале 1941 года капитан Эйб Синьков и лейтенант Лео Розен из армии США, а также лейтенанты ВМС США Роберт Уикс и Прескотт Карриер прибыли в Блетчли-Парк, неся, другая, копия шифровальной машины «Фиолетовый » для японской секции Блетчли-парка в Хижине 7. Все четверо вернулись в Америку через десять недель с военно-морским радиопеленгатором пеленгатором и множеством документов, включая «бумажную загадку».

Карриер позже написал:

Было полное сотрудничество. Мы ходили везде, включая Хижину 6. Наблюдали за всей операцией, и все техники были объяснены очень подробно. Подробно проинформировали последние технологии решения Enigma и действиях с бомбами. У нас было достаточно возможностей делать сколько заметок и воочию за всеми задействованными операциями.

Основным ответом на «Энигму с четырьмя винтами» стала бомба ВМС США, которая производилась на гораздо менее ограниченных производственных мощностях, чем было доступно. в Британии военного времени.

Количество доступных четырехроторных бомб (Великобритания и США)
ГодМесяцЧисло
1943июнь4
1943декабрь95
1944декабрь160
1945май180

Бомба ВМС США

полковник Джон Тилтман, который позже посетил офис криптоанализа ВМС США (OP-20-G ), заместитель директора в Блетчли-Парк в апреле. 1942 и признал жизненный интерес Америки к расшифровке движения подводных лодок. Срочная необходимость, сомнения относительно загруженности британских инженеров и медленных темпов прогресса побудили США начать исследования бомбы для ВМФ на основе полных чертежей и полученных лейтенантами ВМС США Робертом Эли и Джозефом Эксингусом. в Блетчли-парке в июле 1942 года. 3 сентября 1942 года было запрошено финансирование в размере 2 миллионов долларов на развитие военно-морского флота, которое было одобрено на день.

Бомба ВМС СШАала 16 четырехроторных аналогов Enigma и была намного быстрее, чем британские трехроторные Бомбы.

Командир Эдвард Трэвис, заместитель директора и Фрэнк Берч, Глава военно-морского отдела совершил поездку из Блетчли-парка в Вашингтон в сентябре 1942 года. Вместе с Карлом Фредериком Холденом, директором военно-морских коммуникаций США, они заключили соглашение между Британией и США, которое могло иметь более сильное заявление, чем BRUSA, на то, что оно является предшественником Соглашения UKUSA, «являющееся первым соглашением», устанавливает особые отношения Sigint между двумя странами, "и" это установило образец для UKUSA, США были в степени степени Он установил полное сотрудничество между Bletchley Парк и ОП-20-Г.

Было рассмотрено полностью электронное решение проблемы быстрой бомбы, но было отклонено по прагматическим соображениям, и был подписан контракт с Национальной кассовой корпорацией (NCR) в Дейтоне, Огайо. Так была создана Лаборатория вычислительных машин ВМС США. Инженерными разработками руководил Джозеф Деш.

Алан Тьюринг из NCR, который написан ал меморандум для OP-20-G (вероятно, в 1941 году), был прикомандирован к британской миссии Генерального штаба в Вашингтоне в декабре 1942 года. из-за его исключительно обширных знаний о бомбах и способах их применения. Его попросили взглянуть на бомбы, которые производились NCR, и на безопасном оборудовании для шифрования речи, разработанного Bell Labs. Он посетил OP-20-G и 21 декабря отправился в NCR в Дейтоне. Он смог показать, что нет необходимости строить 336, по одной для каждого возможного порядка ротора, используя такие методы, как Banburismus. Первоначальный заказ был уменьшен до 96 машин.

В бомбах ВМС США использовались барабаны для роторов Энигмы примерно так же, как в британских бомбах. У них было восемь эквивалентов Энигма спереди и восемь сзади. Быстрый барабан вращался со скоростью 1725 об / мин, что в 34 раза превышало скорость ранних британских бомб. «Остановки» обнаруживались электронным способом с использованием термоэмиссионных клапанов (вакуумные лампы) - в основном тиратронов - для высокоскоростных цепей. Когда была обнаружена «остановка», машина перебегала из-за замедления, возвращалась в найденное положение и распечатывала ее перед перезапуском. Время работы для работы с 4 роторами составляет около 20 минут, а для запуска с 3 роторами - около 50 секунд. Каждая машина была 10 футов (3,0 м) в ширину, 7 футов (2,1 м) в высоту, 2 фута (0,61 м) в глубину и весила 2,5 тонны.

Первая машина была завершена и испытана 3 мая 1943 года. К 22 июня первые две машины, названные «Адам» и «Ева», взломали особенно сложный немецкий военно-морской шифр, настройки Offizier для 9 и 10 Июнь. А.П. Махон, вступивший в военно-морскую секцию в Хижине 8 в 1941 году, сообщил в своей официальной «Истории Хижины 8 1939-1945» за 1945 год:

Американская бомба была по сути такая же, как и английская бомба, хотя функционировала скорее лучше, так как им не было препятствий из-за того, что им пришлось делать это, как Кин был вынужден сделать из-за производственных трудностей, на базе трехколесной машины. К концу осени [1943 года] новые американские машины стали доступнее, чем британские бомбы в Блетчли-Парк и его окраины. Следовательно, они были использованы для работы в Хижине 6, а также в Хижине 8. В своей «Криптографической истории работы над немецкой военно-морской загадкой» Александр написал следующее.

Когда американцы начали массово выпускать бомбы, происходил постоянный обмен сигналами - шпаргалки, ключи, тексты сообщений, криптографический чат и так далее. Все это происходило с помощью кабеля, который был впервые зашифрован на объединенной англо-американской шифровальной машине, C.C.M. Большая часть оперативно-срочно необходимых оперативных и эффективных средств связи необходима, и в этом были достигнуты стандарты высокие; аварийный приоритетный сигнал, состоящий из длинной кроватки с кроваткой и сообщениями, исполняемого в качестве защиты от коррупции, занимает менее часа с момента начала записи в Хижине 8 до завершения его расшифровки в соч. 20 G. В результате этого мы смогли использовать Op. Бомбы 20 G почти так же удобно, если бы они были на одной из наших окраин в 20 или 30 милях от нас. Гл. VIII пункт. 11

Производство было остановлено в сентябре 1944 г. после изготовления 121 бомбы. Последняя изготовленная бомба ВМС США выставлена ​​в Национальном криптологическом музее США. Джек Ингрэм, бывший куратор музея, присутствовал, как ему рассказали о существовании второй бомбы и искал ее, но не нашел целиком. Остается ли он на складе по частям, ожидая обнаружения, или больше не существует, неизвестно.

Бомба армии США

Бомба армии США физически сильно отличалась от бомб Великобритании и ВМС США. Контракт на его создание был подписан с Bell Labs 30 сентября 1942 года. Аппарат был разработан для анализа 3-роторного, а не 4-роторного движения. Он был как известен «003» или «Мадам X». В нем не использовались барабаны для представления роторов Enigma, вместо этого использовались реле телефонного типа. Однако он мог решить одну проблему, которую не могли решить бомбы с барабанами. Набор из десяти бомб состоял из 144 эквивалентов Enigma, каждая из которых была установлена ​​на стойке длиной примерно 7 футов (2,1 м), высотой 8 футов (2,4 м) и шириной 6 дюймов (150 мм). Было 12 станций управления, которые могли с помощью коммутационных панелей преобразовать любой из эквивалентов Enigma в желаемую конфигурацию. Изменение порядка ротора не требовало механического процесса смены барабанов, но происходило примерно за полминуты с помощью кнопок. Запуск с тремя роторами занял около 10 минут.

Bombe rebuild

В 1994 году группа под руководством Джона Харпера из правительства охраны компьютеров BCS начала проект по созданию копии бомбы. Проект требовал подробных исследований, и потребовалось 13 лет усилий, прежде чем была завершена копия, которая затем была выставлена ​​в музее Блетчли-Парка. В марте 2009 года он получил награду за инженерное наследие. Реконструкция Bombe была перенесена в Национальный музей вычислительной техники в Блетчли-парке в мае 2018 года, новая галерея официально откроется 23 июня 2018 года.

См. Также

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Бомба.
Последняя правка сделана 2021-05-12 13:52:15
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте