Вскрытие шифрмашины "Хагелин" только по шифрованному тексту

Вскрывать "с нуля" шифрованное сообщение, полученное с помощью "Хагелина" - это большой и кропотливый труд, и здесь я приведу только краткие указания на то, как криптоаналитик может попытаться решить эту задачу. Детализированные примеры вскрытия этой шифрмашины по шифрованному тексту в свое время были опубликованы, и читатели, заинтересовавшиеся этим вопросом, могут обратиться к [10.4] или [10.5].

Когда криптоаналитик перехватывает первые сообщения, зашифрованные с помощью "Хагелина", ему пока неизвестны ни барабан, ни штифтовые установки. Первоначально он даже может не знать, что используется именно "Хагелин". И если шифровальщики не делают ошибок, то перед криптоаналитиком - непочатый край работы. Чтобы иметь какие-нибудь шансы на успех, ему нужно иметь

либо одно очень длинное шифрованное сообщение (длиной несколько тысяч знаков),

либо несколько сообщений еще большей суммарной длины.

Затем ему придется вычислить значения различных статистик, начиная с суммарного подсчета частот встречаемости букв шифрованного текста, что может помочь установить вероятное применение "Хагелина", поскольку по достаточно длинному тексту неравновероятное распределение 26 возможных значений гаммы легко выявить. Если имеются несколько текстов, то, возможно, удастся установить их "смещения" друг относительно друга путем подсчета коэффициентов корреляции частот встречаемости пар (для модели M209 с фиксированным смещением это не понадобится).

Теперь самый длинный шифрованный текст следует выписать по 17 знаков в строку и подсчитать частоты встречаемости букв шифрованного текста в каждом из 17 столбцов. Это делается с целью отнесения каждого из столбцов к одному из двух классов: к тем, что соответствуют активному штифту, и к тем, что соответствуют неактивному. Если в шифрмашине есть перекрытия, то они влияют только на столбцы, соответствующие активным штифтам, а на те, что соответствуют неактивным, не влияют. Сравнивая частоты встречаемости букв шифрованного текста для "неактивных" столбцов с соответствующими частотами "активных", криптоаналитик может надеяться определить зацепление 17-штифтового колеса. Он может и не добиться успеха, но в любом случае ему следует выполнить подобный анализ для пяти оставшихся колёс. И если он с некоторой долей уверенности может определить зацепление одного или нескольких колес, то ему удастся вычислить распределение знаков шифрованного текста для оставшихся колёс с учетом известных ему зацеплений. Таким образом, выполняя вычисления в виде ряда итераций, он может надеяться постепенно увеличивать объем известной ему информации о барабане и штифтовых установках. Если в машине присутствуют перекрытия, то анализ становится еще труднее, особенно если все колёса имеют взаимные перекрытия. С другой стороны, как показал приведенный выше пример, слишком много перекрытий могут испортить "хороший" барабан!

Глава 11. После "Энигмы" sz42 - предтеча электронных машин

Шифрмашины "Энигма" и "Хагелин" обеспечивали гораздо более высокую степень секретности, чем любые ранее известные системы шифрования, не считая одноразового блокнота, вскрыть который было невозможно. Криптографические принципы, положенные в основу этих машин, были весьма простыми. "Энигма" порождала большое число алфавитов замены, а шифрмашина "Хагелин" генерировала очень длинную псевдослучайную последовательность знаков гаммы. Теоретически и ту, и другую машину можно было модифицировать с целью увеличения стойкости. Число колёс можно было увеличить, а в шифрмашине "Хагелин" можно было также увеличить число штифтов на колесах. На практике видоизменение существующей шифрмашины может создавать значительные трудности при её производстве, распределении и обеспечении совместимости с машиной-прототипом, и это может оказаться жизненно важным. Четырехколесная "Энигма" фактически появилась в 1942 году; совместимость этой модели с трехколесным прототипом достигалась за счет того, что при установке новых компонентов в определенном положении старая и новая модели с криптографической точки зрения функционировали одинаково. В 1950-х годах фирма "Хагелин" создала несколько новых моделей своей шифрмашины с колесами других размеров и иными особенностями; но это были совершенно другие машины, и не предпринималась даже попыток обеспечить их совместимость с прототипом.

Может показаться, что увеличение числа компонентов и усложнение конструкции шифрмашины неминуемо повышает ее стойкость, однако это далеко не всегда так. Чем больше компонентов в машине, тем вероятнее возникновение ошибок шифровальщика. Чем сложнее конструкция машины, тем больше вероятность поломки. Может случиться и так, что, пытаясь повысить стойкость машины, криптограф фактически понижает ее. Далее приведен пример ситуации, когда повышение сложности конструкции породило новые трудности. Кроме того, в те времена, когда шифрмашины представляли собой механические устройства, увеличение числа компонентов делало машину тяжелее и поэтому менее транспортабельной. Трехколесная "Энигма" весила около 12 килограммов. И этот фактор нельзя было не учитывать, поскольку эти машины были предназначены для широкого использования в боевых соединениях всех родов войск. Четырехколесной "Энигмой" пользовались только в военно-морском флоте Германии, и, поскольку она устанавливалась только на кораблях и подводных лодках, ее вес значения не имел.

Если для каких-то целей требовалось небольшое число шифрмашин, например, если они предназначались для размещения на постоянном месте, то можно было использовать машины гораздо больших размеров. Так было в 1941 году, когда в германской армии для связи между Веной и Афинами стала использоваться машина, впоследствии известная как SZ42. А вскоре после этого в военно-воздушных силах Германии началось использование аналогичной машины под названием T52.

В то время машин типа SZ42 использовалось немного; возможно, их было всего 52 на 26 линиях связи. Они предназначались для передачи крайне важных сообщений и были разработаны специально с целью обеспечения исключительно высокого уровня стойкости. Эта машина не была переносной; она имела размеры 201818 дюймов^*), и была значительно больше и тяжелее "Энигмы". Фотография шифрмашины SZ42 приведена на фото 11.1^*).