Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США

в 0:24, , рубрики: IT-Биографии, анб, Блог компании ua-hosting.company, диск, дисковый шифратор, информационная безопасность, История ИТ, код, криптоанализ, криптография, одноалфавитная замена, США, фридман, Хегелин, Хепберн, шифр, шифралфавит

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 1

Трагическая история непризнанного гения. Эдвард Хепберн

Американец Эдвард Хепберн посвятил дисковым шифраторам лучшие порывы своего таланта. Хепберн был в таком восторге от своего творения, что даже написал целую оду в честь дискового шифратора.

На Западе появилось удивительное изобретение.
Это триумф многолетнего, неустанного, терпеливого труда
Решена многовековая, сложнейшая проблема.
Создан изумительный, совершенный шифр…
Его достоинства столь очевидны, что ни одно государство в мире
Не может его игнорировать.
Он – результат глубоких исследований, продиктованных необходимостью.
Теперь «Хеберн электрик код» властвует над всеми шифрами.
Рыцарь радио, страж сокровищ,
Мозг нации, гарант полной безопасности,
Сердце корабля, хранитель жизней
В борьбе грубой силы против интеллекта…
Непостижимая, хитроумнейшая загадка для науки,
Настолько глубокая, что берегитесь, коварные предатели!
Вокруг вас расставлена невидимая гениальная западня.
Мировая война продемонстрировала его крайнюю необходимость,
Ученые всех государств участвовали в жестоком состязании.
Лучшие умы человечества стремились добиться успеха.
И сейчас в центре мирового внимания – американское изобретение.

Громкое заявление, не правда ли?

Хепберн заинтересовался криптографией только в возрасте 40 лет. Изначально он создал шифрсистему, в которую входили две электрические пишущие машинки, соединенные между собой 26 проводами. Когда нажималась какая-либо клавиша на одной машинке, это приводило к тому, что на другой печаталась буква шифртекста. Провода оставались подсоединенными к одним и тем же контактам на протяжении всего периода
Несмотря на слабость применяемого метода шифрования, изобретение Хепберна было весьма примечательно тем, что преобразование открытого текста в криптограмму выполнялось при помощи токовых импульсов, посылаемых по электрическим проводам. Взаимные соединения этих проводов представляли собой прообраз шифрдиска.

Дисковая шифрсистема создает исключительно сложный и стойкий шифр, составленный из достаточно простых элементов. В чем сила дисковой системы: при добавлении дополнительного диска увеличивается число шифралфавита до астрономических величин. Можно создать свой шифралфавит для каждой буквы открытого текста, длина которого намного превосходит полное собрание сочинений Шекспира, «Войну и мир» Толстого, «Илиаду» Гомера, «Дон-Кихота» Сервантеса и «Кентерберийские рассказы» Чосера, вместе взятые.

Из книги «Взломщики кодов»:

Подобная длина сводит на нет всякую практическую возможность непосредственного вскрытия шифрсистемы на основе частоты встречаемости букв. Для такого вскрытия требуется примерно 50 букв на каждый шифралфавит, а это означает, что все пять дисков должны по 50 раз совершить свой полный оборот. Никакой криптоаналитик не может всерьез рассчитывать на то, чтобы стать обладателем такого трофея, даже если он сделает это делом всей своей жизни. Те же дипломаты, которые бывают не менее красноречивыми, чем политические деятели, редко поднимаются до подобных высот словоохотливости. Что уж тут говорить о военных и о шпионах, которые издавна славятся своей способностью держать язык за зубами и не тратят слов попусту.

Поэтому при вскрытии дисковых шифраторов криптоаналитик должен опираться на особые случаи, например, на получение открытого текста в полном объеме. Заполучить его криптоаналитик может несколькими путями. Случается, что для шифрования двух и более сообщении применяется одна и та же начальная установка шифрдисков или что эти установки очень близки одна к другой и последовательность шифралфавитов перекрывается на нескольких сообщениях. Иногда двум криптограммам соответствует один и тот же открытый текст (так бывает при рассылке идентичных приказов по нескольким подразделениям). Время от времени открытый текст становится известным в результате ошибок шифровальщика или опубликования дипломатических нот. На практике подобные ситуации встречаются довольно часто, что позволяет криптоаналитику использовать их с наибольшей выгодой для себя.

При вскрытии дисковых шифраторов криптоаналитики обычно применяют методы высшей математики, которые очень хорошо подходят для работы со многими неизвестными, связанными с шифрдисками. В основном этими неизвестными являются перепайки в каждом шифрдиске. Криптоаналитик математически разграничивает их, измеряя сдвиг между входными и выходными контактами. Например, перепайка со входного контакта 3 на выходной контакт 10 означает сдвиг, равный 7. Подобным же образом всем буквам придаются числовые значения, чаще всего «А» = 0, «В» = 1… «Z» = 25. Используя числовые значения известного или предполагаемого открытого текста, криптоаналитик составляет уравнения, в которых сдвиги в нескольких дисках являются неизвестными величинами, и затем решает эти уравнения.

Вскрытие дискошифраторов на практике обрекает криптоаналитика «на самые жестокие испытания интеллекта среди известных человеку, а количество уравнений и неизвестных, равно числу песчинок в пустыне».

1917-1918 году Хепберн воплотил в жизнь свою «навязчивую» идею создания дискового шифратора, сначала в виде чертежей, а позже в виде реальной шифрмашины. Службы связи американских ВМС заинтересовались таким аппаратом и заказали несколько таких машин для флота. «Хепберн электрик код», основана изобретателем в 1921 году стала первой компанией — производителем дисковых шифраторов в США. Дальнейшая судьба и порывы Хепберна немного напоминают аттракцион «американские горки» — быстрый взлет и такое же молниеносное падение.

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 2

«Хеберн электрик код» владела десятками патентов по всему миру (среди них был не только патент на дисковый шифратор, но и патенты на многие другие передовые для своего времени устройства, такие, как электрические пишущие машинки и указатели направления движения для автомашин). Хеберн продал акции своей фирмы на сумму примерно в 1 миллион долларов, что было на то время умопомрачительной цифрой. На эти деньги были приобретены механические мастерские, где наладили производство штампов, литейных форм и шаблонов для дисковых шифраторов. В планах было строительство полировочного, инструментального и сборочного цехов, для того, чтобы наладить массовый выпуск дисковых шифраторов. Изобретатель продолжал продавать акции фирмы, обещая успех своему творению. И вот, в конце 1923 года, строительство предприятия по производству дисковых шифраторов было окончено. Но! доходы фирмы оказались намного меньше, чем расходы и уже к 1924 году «Хеберн электрик код» оказалась на грани банкротства. Самого Хепберна акционеры пытались привлечь к уголовной ответственности за то, что он продавал акции не за $1, а за $3-5. Дело тянулось два года, судьи признали Хеберна виновным в нарушении закона штата Калифорния о корпоративных ценных бумагах. Судебные разбирательства, недостаточные объемы продаж, нарастающие долги — все это привело к банкротству «Хеберн электрик код».

Но Хеберн не желал сидеть сложа руки. Связывая свои надежды с ВМС, он учредил в штате Невада новую фирму под названием «Интернэшнл код машин». В 1928 г. ее дела пошли на лад, когда ей удалось продать американским ВМС четыре пятидисковых шифратора по 750 долларов за штуку и получить еще по 20 долларов за каждый шифрдиск к ним. Хеберн с несколькими своими сотрудниками сумел изготовить эти машины практически вручную и затем лично доставил их в штаб 12-го военно-морского округа в Сан-Франциско. Одна машина осталась там, а остальные были разосланы в военно-морское министерство и главнокомандующему флотом США. В ВМС в первую очередь хотели на практике убедиться именно в их механической надежности, а не в криптографической стойкости, которая тогда считалась вполне удовлетворительной. С 1929-го по 1930 г. эти машины обеспечивали секретность значительной части официальной переписки высшего командования американских ВМС. Дела Хеберна пошли еще успешнее в 1931 г.: ВМС купили у него 31 дисковый шифратор на общую сумму 54480 долларов для повседневного использования в качестве шифрсистемы командования высшего звена.

И опять судьба сыграла злую шутку с Хепберном. В 1934 году, предложив ВМС усовершенствованный вариант своего творения, получил отказ. Других заказчиков не было. Купленные у Хепберна дисковые шифраторы не были сняты с эксплуатации, но они износились и в 1936 году были заменены на новые (другой американской фирмы). Позже их отремонтировали и даже установили на береговых станциях (были в эксплуатации до 1942 года), а пару из них захватили японцы, в качестве трофеев.

Хепберн был сломлен и остаток жизни прожил на доходы от собственности, оставленной сестрой его жены. Хотя он и предьявил всем трем видам вооруженных сил США иск на общую сумму 50 миллионов долларов (за то, что ВМС воспользовались его идеями), получить компенсацию так и не успел… скончался от сердечного приступа. Все что удалось получить от государства (что не делает чести самой демократичной державе) наследникам гения — $30 тысяч и, скорее всего, не из чувства справедливости, а из опаски, что, отстаивая свои права в суде, пришлось бы раскрыть некоторые секреты.

Вильям Фридман. «Расплата» за гениальность

Фридман был склонен к сосредоточенности, глубине изучения, преданности, аккуратности и утонченности. Несмотря на относительную обыденность этих личных черт, а может быть, именно благодаря им теоретический вклад Фридмана и его практические достижения намного превосходят результаты работы любого другого американского криптоаналитика. Карьеру Фридмана скорее можно уподобить неторопливому движению солнца по небосклону.

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 3

В первых числах января 1941 года в один из военных госпиталей Вашингтона, округ Колумбия, был срочно доставлен новый пациент. Им был полковник Вильям Фредерик Фридман, начальник Разведовательной службы войск связи армии США. Диагноз гласил: «Экстремальное истощение нервной системы».

Вильям (до получения его отцом американского гражданства он носил имя Вольф) Фридман родился в городе Кишинёве, ныне — Кишинеу в 1891 году в семье переводчика, работавшего в почтовом ведомстве. Отец мальчика решил уехать в Америку из-за преследований, и в 1893 году семья обосновалась в городе Питсбурге, штат Пенсильвания.

Вильям поступил в Корнелльский университет в городе Итака, штат Нью-Йорк, который окончил в 1914 году, получив степень бакалавра в области генетики. После университета 1 июня 1915 года Фридман приступил к работе в Ривербэнкских лабораториях у Фабиана (богатого торговца текстильными товарами Джорджа Фабиана, который содержал лаборатории по акустике, химии, генетике и криптоанализу). Изначально Фридман выполнял для Фабиана кое-какую исследовательскую работу в области генетики. Фридман был хорошим фотографом, поэтому помогал криптоаналитикам, искавшим зашифрованные подписи Бэкона в работах Шекспира и делал увеличенные фотокопии с печатных текстов елизаветинских времен, которые использовались в этих поисках. Вскоре Фабиан доверил Фридману руководство криптоаналитической лабораторией в Ривербэнке. Фридман узнал о «дешифровках» пьес Шекспира, которые якобы доказывали, что их написал Бэкон. Все это пробудило у Фридмана живой интерес к криптоанализу: «Когда дело доходило до криптоанализа, – вспоминал он много лет спустя, – что-то во мне получало отдушину».

Великий криптограф занимался преподавательской деятельностью в классе, который состоял из армейских офицеров, присланных осенью 1917 года в Ривербэнк для изучения криптоанализа. Для преподавания на этих курсах Фридман подготовил серию монографий «Ривербэнкские публикации», которые стали поворотным пунктом в истории криптоанализа. Овладение материалами данной работы до сих пор считается необходимым условием получения высшего криптоаналитического образования.

Фридман создал два новых криптоаналитических метода. Первый позволял восстанавливать шифралфавит без постороения догадок в отношении хотя бы единственной буквы открытого текста. Второй метод был настоящим переворотом в истории криптоанализа.Текст на любом языке рассматривался как единое целое- кривая, точки которой закономерно связаны. К этой кривой он применил статистические концепции. Фридмаен первым отнес криптоанализ к категории статистических исследований. Самым важным его творением считается «Индекс совпадения». Его гениальная идея дала толчок к использованию многочисленных статистических инструментов, которые являются крайне необходимыми в современном криптоанализе.

В 1920 году вынужден был покинуть Ривербэнк, так как Фабиан (являясь человеком честолюбивым и властным) безжалостно подавлял любую попытку ведения самостоятельных разработок со стороны Фридмана.

1 января 1921 года Фридман заключил 6-месячный контракт с войсками связи на разработку шифрсистем. Когда этот контракт истек, он был взят на должность гражданского служащего в военное министерство. В начале 1922 года Фридман стал главным криптографом войск связи, возглавив отделение кодов и шифров отдела научных исследований при штабе командующего войсками связи.

Вильям Фридман расшифровал код, которым пользовались, поддерживаемые Германией, индийские радикальные группировки в США, планировавшие послать оружие в Индию для использования его в борьбе за независимость от Англии. Сочетание высокого профессионализма с исключительно развитой интуицией помогло Вильяму Фридману раскрыть этот код, построенный на использовании языка хинди и немецко-английского словаря, изданного в 1880 году. По его лекциям, книгам и учебным пособиям училось несколько поколений криптографов, а его практические работы стали классическими для всех тех американских специалистов, которые занимаются обеспечением безопасности систем связи и инструментальной разведкой.

Во время войны официально прямыми обязанностями Фридмана были — составление армейских кодов и шифров, перехват и дешифрование сообщений противника. В мирное время Фридман занимался обучением квалифицированных кадров и проведением научно-исследовательских работ, необходимых для того, чтобы немедленно приступить к оперативной работе в случае начала войны. Для выполнения этих обязанностей Фридман нанял трех криптоаналитиков, каждому из которых было немногим более 20 лет. Так было положено начало созданию криптоаналитической организации, существующей в США сегодня.

Постепенно, несмотря на депрессию и изоляционизм, дешифровальная служба Фридмана расширялась. Вместе с ней рос и круг интересов Фридмана. В своих научных статьях он обсуждал криптоаналитические способности Эдгара По, вскрывал шифры, предлагавшиеся авторами более ранних работ по криптографии, исследовал различные исторические проблемы, связанные с шифртелеграммой Циммермана и первыми кодами американских экспедиционных войск. К несчастью, вынужденный хранить тайну и обуреваемый желанием добиться славы, в области криптоанализа Фридман стал вести себя подобно «собаке на сене» – если он не мог добиться славы, то она не должна была доставаться никому. Обычная тактика Фридмана сводилась к тому, чтобы чернить криптоаналитические разработки любителей, часто весьма достойные, как «непрофессиональные». Его жена, которая вскрывала коды торговцев спиртными напитками в период запрета на их продажу, продолжала заниматься криптоанализом в интересах министерства финансов. Именно под руководством Фридмана персонал армейской дешифровальной службы добился выдающейся победы, проведя одну из самых трудных, кропотливых и триумфальных операций в истории криптоанализа – вскрытие японского «пурпурного» шифра.

Обратная сторона медали

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 4Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 5

Довольно хрупкая и неустойчивая психика Фридмана неоднократно приводила его к больницам для психиатрического лечения и реабилитации.
Причиной психических срывов и расстройств у великого криптографа были «рабочие моменты» и обстоятельства. Первый инцидент произошел в конце 1941 года, сразу же после разгрома японцами тихоокеанского флота США в Пёрл-Харборе. Для 48 летнего Уильяма Фридмана, который в ту пору возглавлял криптоаналитическое подразделение армии США, это сокрушительное военное поражение его страны стало еще и тяжелейшей личной трагедией. Потому что он не только чувствовал личную ответственность за произошедшее, но и был абсолютно уверен, что его криптографы сделали все для предотвращения этой катастрофы.

Ведь сейчас не секрет, что шифры Японии были успешно вскрыты Фридманом и его командой. Американские криптоаналитики на регулярной основе обеспечивали массовое дешифрование как военной, так и дипломатической переписки этого потенциального противника, постоянно снабжая власти США наиболее достоверной информацией о намерениях японского руководства.

Но на деле (из-за вечных конфликтов интересов) у высокой государственной политики ничего не бывает просто:

И очень непросто, в частности, выглядели расклады той поры в высших эшелонах власти США. Для Америки становилось все труднее по-прежнему оставаться нейтральной в полыхавшей мировой войне, но если президент Ф.Д. Рузвельт был очень решительно настроен против нацистов и видел будущее США только в союзе с Великобританией, то в американском Конгрессе, напротив, весьма и весьма сильными были прогерманские и антисоветские настроения.

В таких условиях у Рузвельта практически не было шансов «просто так» получить одобрение Конгресса на присоединение к антигитлеровской коалиции. А если бы он сделал это самостоятельно, в обход законодательной власти, то перед президентом, нарушающим конституцию, всерьез замаячила бы процедура отрешения от власти. С другой же стороны, поскольку Япония, как главнейший потенциальный враг США в Тихоокеанском регионе, была военным союзником гитлеровской Германии, то жестокое и вероломное нападение японских милитаристов стало бы очень подходящим поводом или рычагом для решительного вывода страны из подвешенно-неопределенного состояния…

Как и почему задерживались дешифрованные японские телеграммы с важной информацией о явно готовящемся ударе по американскому флоту до сих пор толком не известно. После катастрофы в Пёрл-Харборе у Вильяма Фридмана натурально поехала крыша – он фактически перестал что-либо соображать и реагировать на окружающих, непрерывно повторяя только одно: «Но ведь они же знали, они же знали, они же знали...»

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 6

Лично для Фридмана вступление США в мировую войну ознаменовалось его первым попаданием на койку в психлечебнице. А примерно еще через десяток лет история повторилась. И опять при весьма двусмысленных криптографических обстоятельствах.

Начиная с 1947 года произошли большие перемены «в делах шпионских». Под влиянием британских коллег была создана крупная и сильная разведструктура под названием ЦРУ. А еще через пять лет по аналогичной схеме несколько разрозненных криптографических и радиоразведывательных подразделений в составе вооруженных сил и правительства были объединены в мощную, единую и чрезвычайно секретную спецслужбу – АНБ США.

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 7

Будучи уже в пенсионном возрасте Вильям Фридман в тот период занимал почетные должности помощника директора и консультанта по научно-исследовательским вопросам. Однако и в этом качестве ему довелось сыграть ключевую оперативную роль в одной очень важной, деликатной и по сию пору официально засекреченной миссии под условным наименованием «Операция BORIS». Ибо именно так, Борис Хагелин, звали одного давнего приятеля Вильяма Фридмана. Этот шведский изобретатель и предприниматель в годы войны стал миллионером на поставках вооруженным силам США своего шифратора Hagelin, а после победы над нацистами сделал еще один гениальный ход, разместив штаб-квартиру своей фирмы Crypto AG в нейтральной Швейцарии, «надежной, как ее часы, банки и армейские ножи».

Сотрудничество стало возможным из-за личной дружбы Хагелина и Фридмана. Основной документ, подтверждающий связи между компанией и спецслужбами, — доклад на 22 страницах о визите Фридмана в швейцарский Цуг, где находился офис «Крипто».

Перед тем как опубликовать документ, АНБ замазало некоторые детали в тексте. Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 8

Однако среди массива данных, обнародованных американским агентством, есть две версии одного и того же документа, и в них замазаны разные фрагменты текста. Сравнивая два варианта и сверяя их с другими опубликованными документами, можно узнать очень много о том, как велось сотрудничество.

Изначально отношения между компанией Хагелина Crypto AG и спецслужбами США носили характер «джентльменского соглашения». Хагелин информировал АНБ и британский Центр правительственной связи о том, какие существуют технические спецификации различных машин и какие страны их закупают.

Огромное напряжение и бремя ответственности, возложенное на него необходимостью постоянно соблюдать секретность, были основными факторами, подорвавшими здоровье господина Фридмана, вследствие чего в настоящее время его шансы зарабатывать себе на существование становятся все более непрочными.

Хранение в себе такой массы государственных тайн не могло сильнейшим образом не сказаться на здоровье Фридман – как на психическом, так и на физическом. Про моральную сторону главного дела всей своей жизни – чтения почты других людей – он написал такие слова:

«Я часто задавал себе вопрос, а не была ли вызвана львиная доля моих психических проблем на протяжении всех этих долгих лет – хотя бы отчасти, по крайней мере – вот этой двусмысленностью моей работы...»
Когда же один давний приятель как-то по случаю спросил его, а не является ли необходимостью быть сумасшедшим, чтобы быть криптографом, Вильям ответил ему так: «Необходимости в этом нет, но в работе это помогает...»

1956 году полковник Вильям Фридман ушёл в отставку. У него появилась возможность вернуться к решению тех проблем, которые его интересовали в молодости, а именно, — что зашифровано в книгах философа Фрэнсиса Бэкона (1562 -1626) и в пьесах драматурга Вильяма Шекспира (1564-1616) и не являются ли эти великие англичане одним и тем же лицом?

Трагизм непризнанности и ранимая гениальность. Великие умы в истории криптографии США - 9

Вильяма Ф. Фридмана не стало в 1969 году. …Десятилетия напряженнейшей работы, конечно же, не могли не сказаться на состоянии этого незаурядного человека. На склоне дней своих он испытывал депрессию, перенес несколько инфарктов, последний из которых оказался роковым.

В память о супругах Вильяме и Элизабет Фридман их имя носит один из корпусов Агентства Нацональной Безопасности, а когда в 1999 году был создан Зал Славы Американской Криптографии, то там, под начертанными на стене словами «Они были гигантами», портрет и Вильяма Ф. Фридмана, одного из героев, как там сказано, беззвучных войн.

Автор: ua-hosting.company

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля