Страницы истории криптоанализа начала XX века на примере борьбы польской военной разведки против Красной Армии в советско-польской войне 1919-21 гг. и деятельности спецподразделения Генштаба Войска Польского - Бюро шифров по вскрытию немецкой шифровальной машины “Энигма”. Материал подан на широком историческом фоне с фрагментами авторской реконструкции отдельных событий.
Содержание:
- Введение. Саймонс, Тьюринг и пара крипто-терминов
- Эскадрон Шадрина, село Комаров, 29.08.1920. Атака
- Секция шифров и советско-польская война 1919-21
Объекты криптоанализа польской разведки
Подарок французам и англичанам
- Эскадрон Шадрина, село Комаров, 29.08.1920. Разгром
- Примечания
- Список источников
- Используемые сокращения
“Мы раздуваем пожар мировой,
Церкви и тюрьмы сравняем с землей!
Ведь от тайги до британских морей
Красная Армия всех сильней!”
(припев из песни “Красная Армия всех сильней”,
С. Покрасса и П. Горинштейна, 1920 г.)
“Эй! Кто поляк, в штыки!”
(строка из “Варшавянки 1831 года,
автор текста К. Делавинь)
Введение. Саймонс, Тьюринг и пара крипто-терминов
Влияние криптографии и криптоанализа на современный цифровой мир огромно. Алгоритмический и особенно квантовый трейдинг, криптовалюта и компьютерная среда в целом, обязаны шифровальщикам/дешифровальщиком первой половины XX века если не всем, то очень-очень многим. Скажем, без них все пошло бы не так, если бы пошло вообще.
Для ясности и четкости дальнейшего изложения - два определения из Википедии.
“Криптография (от древнегреческого κρυπτός “скрытый” + γράφω “пишу”) - наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним), целостности данных (невозможности незаметного изменения информации), аутентификации (проверки подлинности авторства или иных свойств объекта), шифрования (кодировка данных)”.
“Криптоанализ (от древнегреческого κρυπτός “скрытый” + “анализ”) - наука о методах дешифровки зашифрованной информации без предназначенного для этого ключа, а также сам процесс такой дешифровки”.
Основатель Renaissance Technologies математик Джеймс Саймонс (James Harris Simons) начинал трудовую биографию в 1964-ом как сотрудник Института оборонного анализа, Institute for Defense Analyses (IDA) Агентства национальной безопасности (АНБ) США. Круг обязанностей - взлом советских кодов времен холодной войны.
Алан Тьюринг (Alan Mathison Turing) создал прообраз первого компьютера, участвуя в британском криптоаналитическом проекте по противодействию немецкой шифровальной машине “Энигма” в начале 1940-х.
Фильм 2014 года “Игра в имитацию”, посвященный Алану Тьюрингу, заканчивается титрами: "Его изобретение было далеко от совершенства, но оно породило целую новую область исследований, которая получила название "машины Тьюринга". Сегодня мы называем их "компьютеры"[1].
Существует легенда, что прообразом знаменитого изображения на эмблеме Apple Стива Джобса стало надкушенное яблоко, найденное на тумбочке у изголовья кровати мертвого А. Тьюринга утром 8 июня 1954 года.
Но начиналось все не штаб-квартире IDA в городе Александрия, штат Вирджиния. И даже не Блетчли-парке графства Бакингемшир, где во время Второй мировой располагалось “Правительственная школа кодов и шифров” Объединенного Королевства, а в коттедже № 8 трудился А. Тьюринг.
События, ставшие непосредственным источником, произошли за двадцать лет до того, как Адольф Гитлер развязал кровавую бойню в Европе, а географически - гораздо восточнее Лондона.
Эскадрон Шадрина, село Комаров, 29.08.1920. Атака[2]
“Но если вдруг, когда-нибудь, мне уберечься не удастся,
какое новое сраженье ни покачнуло б шар земной…”
(из “Сентиментального марша”, Булата Окуджавы, 1957 г.)
Близ деревни Лыкошин (Łykoszyn) и села Комаров (Komarów), окрестности города Замосць (Замостье/Zamość), ныне Люблинское воеводство Польши.
29 августа 1920 г., воскресенье.
Комэск Иван Шадрин обвел воспаленными глазами своих бойцов. Голова гудела, за веками, как-будто по килограмму песку, смертельно, невыносимо, чертовски хочется спать. Кажется, стоит чуть прислониться к шее вороного и сон придет мгновенно, за долю секунды до касания.
Комэск Иван Шадрин встряхнул головой и выпрямился в седле. Кавалеристы отдельного ударного сабельного эскадрона 6-ой кавбригады Первой конной чувствовали себя так же, как их командир. Покрытые пылью, с печатью усталости лица, сгорбленные фигуры в пропитанной насквозь потом форме. Измученные лошади поводили опущенными головами в надежде отыскать клочки травы под копытами.
Десятидневный переход из-под Львова измотал соединение почище десятка глубоких рейдов в тыл врага.
Комэск Иван Шадрин чуть пришпорил вороного, конь негромко заржал, скосил красноватыми глазами вбок, с трудом приподнялся на задних ногах. С морды скапывали клочки пены.
“Эскадрон!! - комэск Иван Шадрин постаралась придать голосу максимальную твердость, непростая задача для 20-летнего, вконец вымотанного юноши, - вы слышали, что подлые ляхи пытаются сделать проблемы нашей доблестной Красной Армии!?”
Ответом командиру прозвучал нестройный гул надтреснутых голосов.
“В хреновой форме люди однако, - пронеслось в тяжелой голове комэска, - как воевать, как наступать, как их, поляков, мать твою остановить?”
“Поможем пехоте, поможем братьям-красноармейцам! - прокричал молодой командир, подумав, - засранцы, как можно было не удержать фронт, идиоты. Все ж продумывалось и рассчитывалось до мелочей. Странно…”
Комэск Иван Шадрин попытался заставить мысли шевелиться быстрее..
“Подлые ляхи (замену слову “подлые” комэск подобрать никак не мог), подлые ляхи думают, что они разбили пролетарские войска. Покажем этим сволочам, покажем этим гадам” - вот уже получше, приободрился комэск, разговорился-таки немного, - покажем, как они ошибаются. Пусть эти ляхи увидят, как наступает Первая Конная. Почувствуют, так их и разэдак, наши революционные шашки на своих поганых ляхских спинах.
“Неплохо, совсем неплохо”, - заключил про себя комэск Иван Шадрин. Сонливость куда-то ушла, кровь закипела по жилам, в ушах застучало, что всегда бывало накануне жестокой сабельной атаки.
“Эскадрон! - почти до хрипоты, проорал комэск, развернув вороного к западу и оставив всадников за спиной, - шашки наголо! Даешь мировую революцию!!” Он выхватил клинок, ярко сверкнувший на солнце, до предела вонзил шпоры в бока коня и “выстрелил” его в сторону польской кавалерийской дивизии. Слившись с вороным в одно целое, комэск Иван Шадрин черной тенью полетел впереди отдельного ударного эскадрона...
Секция шифров и советско-польская война 1919-21
К сожалению, даже в далеком 1920-ом, удалого кавалерийского броска уже было мало для победы над противником. Задолго до эпохи высоких технологий, успех на полях сражений зависел далеко не только от доблести пехотинцев, конников и артиллеристов. В борьбу включался интеллект. Кто использовал его эффективнее, тот и получал стратегическое преимущество, и, в конечном итоге - решающий перелом в военной кампании.
В полной мере это отразилось в советско-польской войне 1919-21 годов, в том числе, и у села Комаров в конце августа 1920-го. Подавляющее число историков, сходится во мнении, что “последнее в истории крупнейшее столкновение кавалерии” -
битва при Комарове, окрещенная “Чудом в Замостье”, как и триумф поляков под Варшавой (“Чудо на Висле”) были бы абсолютно невозможны без взлома советских шифров польскими математиками-криптографами из спецслужбы “Секция шифров”[3].
Итак, что такое “Секция шифров” польской военной разведки?
Дата основания - 8 мая 1919 года. Всего через полгода после обретения Польшей независимости (11.11.1918).
Входила в структуру Второго отдела Генштаба Войска Польского, знаменитой “Двуйки” (Dwójka).
У истоков Секции - двое. Создатель - лейтенант Юзеф Серафин Станслицкий и фактический организатор и первый руководитель службы поручик Ян Ковалевский.
Ян Ковалевский (1892-1965)
(Википедия)
Я. Ковалевский - дипломированный химик, закончил в 1913 году Льежский университет (Бельгия) по специальности “техническая химия”. Но поручик был весьма любознательным и неплохо ориентировался в математике и лингвистике - в том, что необходимо успешному криптоаналитику.
Безусловная заслуга Яна Ковалевского - привлечение к работе в Секции лучших математиков Польши того времени.
Интеллектуальное ядро службы - три профессора:
Слева направо - Стефан Мазуркевич, Вацлав Серпинский и Станислав Лесьневский
(Википедия)
Стефан Мазуркевич (1888-1945), научные интересы - топология, математический анализ, теория вероятностей.
Вацлав Серпинский (1882-1969), теория множеств, теория чисел, теории функций, топология.
Станислав Лесьневский (1886-1939), математическая логика.
Профессора привели с собой аспирантов, будущий цвет польской науки. Мало кто еще так разбирался криптографии тех лет. как “звездная команда” математиков молодой Польши.
Объекты криптоанализа польской разведки
Усилия сотрудников Секции шифров концентрировались на расшифровке перехваченных радиограмм Красной Армии. Криптостойкость военных депеш, передаваемых советскими радиотелеграфами оставалась крайне низкой. Часто трансляция велась вообще в открытом виде, а применяемые в секретных сообщениях коды были таковы, что их взлом, по воспоминаниям сотрудника Секции, являлся “детской игрой”.
Секретность и скрытность приносилась красноармейскими шифровальщиками в жерту оперативности и точности. Большинство польских позиций имели наземные проводные линии связи, перехват посланий по которым представлял определенную проблему. Советское командование пренебрегало подобными коммуникациями. Собственно, здесь мало, что изменилось по сравнению с царской армией времен Первой мировой, отличавшейся низким уровнем безопасности систем радиосвязи. На радиоузлах процветали болтовня, разгильдяйство и отсутствие дисциплины.
Без преувеличения они грандиозны. Секция взламывала все, что перехватывалось у русских, как у красных, так и у белых. Поляки оказались в курсе любых секретов от “Петрограда до Сибири, и от Мурманска до Черного моря”. Под кулак польских “хакеров” в 1920-ом попали и немецкие шифровки.
С августа 1919 и по конец 1920 г. Секция шифров перемолола несколько тысяч радиограмм рабоче-крестьянской Красной Армии (РККА). Летом 1920-го через нее проходило по 500 сообщений в месяц, подписанных М. Тухачевским, Л. Троцким, И. Якиром, С. Буденным и прочими военачальниками.
Польский Генштаб видели полную картину. Планы красных в войне 1919-21 годов читались, как открытая книга. Победой и двадцатью последующими годами независимости поляки, в большой степени были обязаны неприметным сотрудникам Секции шифров. Успешный бросок Пилсудского под Варшавой в августе 1920-го, решивший исход конфликта с большевиками, стал возможен исключительно благодаря информации от разведчиков-криптологов.
Результат - полное поражение РККА в Польше. Полегло 67 тыс. красноармейцев. По оценкам российских источников, 130 тыс. попали в плен, от 28 тыс. до 80 тыс. человек погибло в нем из-за тяжелых условий содержания.
Согласно Рижскому договору от 18.03.1921, Польше отошли значительные территории Западной Украины и Западной Белоруссии, а также часть западных русских губерний. Нищая и растерзанная Россия обязалась выплатить репарации в размере нескольких десятков миллионов золотых рублей.
Переступить через “труп белой Польши” и понести на штыках на запад “счастье и мир трудящемуся человечеству” пока не удалось[4].
Бюро шифров и борьба с “Энигмой” в 1930-ые
Предтечей Бюро шифров, тоже входившего в польскую “Двуйку”, стали засекреченные курсы криптографии Здзислава Крыговского. организованные на немецком языке Генштабом Войска Польского в 1929 году. Занятия проводились на базе матфака Познаньского университета. Цель курсов - отбор перспективных криптологов для новой разведслужбы.
В середине 1931 г. Генштаб соединяет сектора радиоразведки и польских шифров в новую структуру - “Бюро шифров” (на польском - Biuro Szyfrów, сокращенно BS)[5], просуществовавшее в Польше до гитлеровского вторжения в сентябре 1939-го. Главная задача, поставленная перед Бюро польским командованием - противодействие советским и немецким системам шифрования.
Бюро шифров состояло из четырех отделений - BS1, BS2, BS3 и BS4. У каждого свое направление. Зона ответственности BS4 - криптоанализ немецких систем шифрования.
Самые легендарные страницы деятельности Бюро относятся к борьбе с германской шифровальной машиной “Энигма”.
Трехроторная военная немецкая шифровальная машина “Энигма”
(Википедия)
Из Википедии.
“Энигма” (немецкое Änigma - загадка) - переносная шифровальная машина, использовавшаяся для шифрования и дешифрования секретных сообщений. На основе конструкции первоначальной модели “Энигмы” было создано целое семейство электромеханических роторных машин под тем же названием, применявшихся с 1920-х годов в сфере коммерческой и военной связи”.
“Энигма” использовалась в коммерческих целях, а также военными службами во многих странах мира, но наибольшее распространение получила в гитлеровской Германии во время Второй мировой войны. Именно германская военная модель чаще всего является предметом дискуссий”.
Эпопея Энигмы делится на два этапа - польский до 1939 года и британский (1939-43), связанный с именем Алана Тьюринга.
Польский начался во второй половине субботнего дня, где-то на рубеже 1927-28 годов, задолго до создания Бюро шифров. Возможно, это событие стало одним из решающих толчков организации курсов в Познани, а, в дальнейшем, самого Бюро.
В Варшавскую таможню пришел очень решительный господин. Он отрекомендовался сотрудником некой немецкой фирмы и в категорической форме потребовал возврата в Германию посылки с радиоаппаратурой, попавшей к полякам по ошибке. И обязательно до прохождения таможенного досмотра.
Настойчивость немца сыграла злую шутку для фатерлянда. Варшавяне насторожились и сообщили о странных объекте и посетителе в соответствующий отдел Генштаба, интересовавшийся новинками радиотехники. Удача улыбнулась шифровальщикам. Особой загрузкой суббота не отличалась и спецы смогли спокойно и обстоятельно ознакомиться с содержимым посылочного ящика.
Вскрыв его, они обнаружили, что внутри не просто радиоаппаратура, как следовало из приложенной декларации, а портативная шифромашина. Она была тщательно осмотрена и с максимальной осторожностью, чтобы не вызвать подозрений, помещена в коробку для выдачи Германии.
Скорее всего, к польским криптографам попала коммерческая версия Энигмы (другой тогда не существовало), тем не менее, они насторожились и начали изучать немецкое изобретение.
Подозрения поляков полностью оправдались.
Спустя всего полгода, 15 июля 1928 г., ушла первая военная германская радиограмма, зашифрованная Энигмой[6].
Рамки предлагаемого материала совершенно не предназначены для сколько-нибудь детального погружения в технические и математические детали Энигмы. Интересующиеся могут обратиться к профильным статьям Википедии, перечисленным в списке источников. Приведем лишь несколько фактов, имеющих отношение к машине.
Патент на прообраз Энигмы получил еще 23 февраля 1918 года (в день рождения Красной Армии, весьма символично) немецкий инженер Артур Шербиус.
Логотип “Энигмы”
(Википедия)
Энигма - машина роторного типа, состоящая из механической (клавиатура, роторы и ступенчатый механизм) и электрической систем. Роторы (диски) приводились в движение нажатием на клавиши и посредством электропроводки создавали определенные криптографические преобразования, итогом которых было кодирование одной буквы алфавита в другую.
Выглядело это следующим образом. Оператор нажимает, например, клавишу с буквой A, а на выходной панели загорается лампочка с буквой Z. Получаем отображение A→Z. Принимающий шифровку, используя свою Энигму и вооруженный ключами, проводил обратное преобразование Z→A, и побуквенно декодировал послание.
Высокая сложность и надежность шифрования обеспечивались постоянным изменением параметров электрической цепи (проводки) машины и реализацией многоалфавитного (полиалфавитного) шифра подстановки.
Первые успехи в взломе кодов Энигмы сотрудники Бюро шифров достигли в конце 1932 - начале 1933 годов. Главный прорыв был осуществлен в 1938 году и воплотился в создание “криптологической бомбы” - устройства для систематического дешифрования сообщений Энигмы.
Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Конечно, теперь совсем иные.
Отнюдь не профессора, а недавние студенты Познаньского университета, показавшие лучшие результаты на курсах криптографии 1929 года.
Слева направо: Мариан Реевский, Ежи Ружицкий и Генрик Зыгальский
(Википедия)
Мариан Реевский (1905-1980) - ключевой польский “антиэнигмовский мотор”. Человек интереснейшей судьбы, достойной целой книги.
Ежи Ружицкий (1909-1942). Трагически погиб в 32 года в кораблекрушении на Средиземном море в районе Балеарских островов. Пассажирское судно Lamoricière на котором находился Е. Ружицкий и несколько польских криптологов затонуло при невыясненных обстоятельствах.
Генрик Зыгальский (1908-1978). Автор идеи перфорированных “листов Зыгальского” - одной из крипто-методик вскрытия “Энигмы”.
Несколько слов о том, как обучали на секретных курсах 1929 г.
На практических занятиях студентам предлагалось разгадать реальные, еще не взломанные немецкие шифры. Для того, чтобы подбодрить слушателей, преподаватели говорили, что ответ уже известен.
Выпускной экзамен состоял в раскрытии закодированного шифром Double Dice немецкого военного письма. По мнению экзаменаторов, дешифровка абсолютно исключалась. Но каждый из вышеупомянутой тройки студентов провел ее самостоятельно.
М. Реевский, Е. Ружицкий и Г. Зыгальский проработали десять лет (1932-42) в отделении BS4 Бюро шифров под руководством Максимильяна Ценжкого.
Подарок французам и англичанам
Летом 1939 года немецкое нападение на Польшу стало неизбежным. Счет времени до вторжения шел на недели.
25 и 26 июля в Кабатском лесу, под Варшавой, на территории BS4, состоялась встреча польских криптологов с коллегами из Великобритании и Франции. Удивительно, но ни французы, ни англичане до 1939 года вообще не занимались Энигмой. М. Ценжкий, и тройка Реевский-Ружицкий-Зыгальский передали ошеломленным союзникам собственные наработки, в том числе, рабочие модели-копии Энигмы, листы Зыгальского, криптологическую бомбу Реевского и методы криптоанализа.
Так раздавленная вскоре Польша отомстила своим мучителям.
Французы обеспечили эвакуацию польских специалистов на станцию “ПК Бруно” под Парижем для продолжения работ.
В январе 1940 года ПК Бруно посетил А. Тьюринг и обсудил с поляками детали дальнейших исследований по Энигме. 17.01.1940 было прочитано первое сообщение, закодированное немецкой машиной уже в военное время (от 29.10.1939).
Начался британский этап криптографической войны с нацистами. Об ее главном герое - математике Алане Тьюринге Уинстон Черчилль скажет: “Никто другой не внес такого же вклада в нашу победу в войне”.
23 июня 2021 года Банк Англии выпустит в обращение 50-фунтовую банкноту с портретом А. Тьюринга. На купюре наивысшего номинала в фунтах стерлингов, помимо изображения математика будут стилизованные чертежи его дешифровальной машины.
Английские банкиры уверяют, что банкнота будет иметь максимальную степень защиты от подделки, то есть - “от взлома”.
(изображение от ProFinance)
Эскадрон Шадрина, село Комаров, 29.08.1920. Разгром[2]
“...я все равно паду на той, на той единственной гражданской,
и комиссары в пыльных шлемах склонятся молча надо мной”.
(из “Сентиментального марша”, Булата Окуджавы, 1957 г.)
Близ деревни Лыкошин (Łykoszyn) и села Комаров (Komarów), окрестности города Замосць (Замостье/Zamość), ныне Люблинское воеводство Польши.
29 августа 1920 г., воскресенье.
...Комэск Иван Шадрин отчаянно отбивался от двух наседавших улан. Силы оставляли молодого командира. Левая половина лица залита кровью, саблей выбит глаз. Дважды пробитая пулей левая рука висела плетью. Вороной под ним хрипел и пытался встать на дыбы.
Оставшимся правым глазом комэск Иван Шадрин видел десятки трупов своих бойцов, вперемешку с лошадьми, на злосчастном разъезде, где их совершенно неожиданно сзади и сбоку атаковали поляки. В голове засела единственная мысль, больше там не было места: “Как, почему, откуда взялись эти клятые ляхи? То, что мы ударим именно здесь, знал только я и Буденный, приславший радиограмму. Предали, сволочи, но кто, кто? Какой пал эскадрон, какие ребята, эх…”
Комэск Иван Шадрин не увидел смерти. Возникший сзади улан вонзил пику в спину молодому командиру, желавшему принести свободу угнетенным трудящимся. Комэск Иван Шадрин тонко, как-то по-детски, всхлипнул и стал валиться с седла. Улан ловко выдернул пику и улыбнулся товарищам. Еще одним большевиком меньше.
Командир отдельного ударного сабельного эскадрона 6-ой кавбригады Первой конной Иван Шадрин, целых 20 лет от роду, лежал на спине, легко раскинув руки. Окровавленная буденовка отлетела в пыльную траву.
В юношеской синеве широко раскрытых глаз застыл вопрос.
На заставке - «К оружию!» - польский агитационный плакат. Надпись внизу: «Спасем Родину! Не забудем о нашем будущем», источник Википедия
Первоисточниками определений, терминов, понятий, явлений, вводимых по тексту, являются профильные статьи Википедии/Wikipedia, указанные в Списке источников к публикации (для переводов - возможны трактовки автора исходного материала), если не оговорено иное.
- Цитируется по источнику 6.
- Авторская реконструкция на основе реальных событий. (дважды)
- В дальнейшем по тексту для обозначения “Секции шифров” может применяться слово “Секция”.
- Выдержки из приказа № 1423 командующего Западным фронтом Михаила Тухачевского от 02.07.1920, смотрите источник 10. 17.09-05.10.1939 Красная Армия осуществила, так называемый “второй поход” в Польшу, присоединив к СССР земли Западных Украины и Белоруссии, утраченные по Рижскому договору 1921 г., смотрите источник 21.
- В дальнейшем по тексту для обозначения “Бюро шифров” может применяться слово “Бюро”.
- Некоторые авторы относят данное событие к 1926 году, смотрите источник 23.
Список источников (Википедия/Wikipedia, если не оговорено иное)
- “Красная Армия всех сильней”.
- “Варшавянка 1831 года”.
- “Тьюринг, Алан”.
- “Блетчли-парк”.
- “Игра в имитацию”.
- “Алан Тьюринг - человек, у которого отобрали право любить”, А. Кан, BBC News Русская служба, 15.11.2014.
- “Institute for Defense Analyses”.
- “Криптоанализ”.
- “Криптография”.
- “Варшавская битва (1920)”.
- “Битва при Комарове (1920)”.
- “6-я кавалерийская дивизия (СССР)”.
- “Замосць”.
- “Эскадрон”.
- “Трагическая судьба первого хакера”, В. Анзикеев и Е. Шуман, Deutsche Welle, Dw.com/ru, 21.02.2012.
- “Бюро шифров”.
- “Ковалевский, Ян”.
- “Мазуркевич, Стефан”.
- “Серпинский, Вацлав”.
- “Лесьневский, Станислав”.
- “Польский поход Красной армии (1939)”.
- “Энигма”.
- “Криптоанализ “Энигмы”.
- “Криптологическая бомба”.
- “Реевский, Мариан”.
- “Ружицкий, Ежи”.
- “Зыгальский, Генрик”.
- “Банк Англии выпустит 50-фунтовую банкноту с изображением Алана Тьюринга”, ProFinance (по материалам агентства Bloomberg), 25.03.2021.
- “Уланский полк”.
BS - Biuro Szyfrów (польский), Бюро шифров, подразделения (отделения) Бюро - BS1, BS2, BS3 и BS4
IDA - Institute for Defense Analyses, Институт оборонного анализа, США
РККА - рабоче-крестьянская Красная Армия