Предисловие

Энигма была самым продвинутым шифровальным устройством своего времени и казалась неуязвимой.

Она использовалась по всей военной системе Третьего рейха — от подводных лодок до штаба СС. Её взлом потребовал терпения, математики и человеческого фактора.

В этой статье — как появилась Энигма, кто первым раскрыл её слабости и какую роль в этом сыграл Алан Тьюринг.

Дисклеймер

Это не академическое исследование и не глубокий технический разбор. Это просто попытка рассказать важный эпизод прошлого доступным языком. Пишу я не как историк, а как человек, которому было любопытно. Если я что-то перепутал, то поправьте. Если статья понравится, то я буду рад.

Буду благодарен исправлениям и комментариям.

Как все начиналось

Мало кто знает, но машина, ставшая символом нацистской секретности, появилась вовсе не в годы войны и даже не по заказу армии.

В 1918 году немецкий инженер и предприниматель Артур Шербиус запатентовал устройство под названием Enigma. Его цель была мирной: сделать защищённую корпоративную переписку такой же лёгкой, как набор текста на печатной машинке, но с гарантией, что никто посторонний не прочитает её.

Артур Шербиус
Артур Шербиус

Машина выглядела как миниатюрная пишущая машинка с лампочками и клавишами. Когда была нажата, скажем, A, загоралась J, потом F, потом Z, и так далее. Внутри стояли вращающиеся роторы, которые каждый раз меняли схему замены. За одной буквой скрывался целый каскад преобразований, который практически никогда не повторялся дважды.

В мирное время коммерческий успех не пришёл. Шербиус предлагал Энигму банкам, корпорациям и министерствам, но большинство из них посчитали это ненужной экзотикой. Машины пылились на складах, а реклама не работала.

А вот военные заинтересовались.

В 1926 году германский флот первым начал использовать Энигму для шифровки приказов. За ним подтянулись армия и Люфтваффе. И началась кастомизация: добавляли новые роторы, штекеры, меняли внутреннюю проводку, улучшали систему индикации. К 1935 году у Германии уже была своя секретная версия Энигмы, недоступная гражданским, и с каждым годом она становилась всё сложнее.

Устройство Энигмы

Суть Энигмы заключалась в одном гениальном механизме - роторах. Каждый из них представлял собой диск с 26 контактами по окружности, соединёнными внутри случайным образом. Когда оператор нажимал клавишу, сигнал проходил через несколько таких роторов, каждый из которых сдвигался после нажатия. В результате одна и та же буква каждый раз шифровалась по-разному.

Cхема устройства Энигмы
Cхема устройства Энигмы

Добавим сюда ещё отражатель (рефлектор), который направлял ток обратно — и всё, у нас шифр, где ни одна буква не может быть закодирована сама собой (например, A никогда не станет A). А если к этому подключить ещё и штекерную панель (plugboard), которая вносила дополнительные перестановки между буквами, то общее число возможных комбинаций приближалось к 10²³

Для немцев это было идеальное оружие: быстрое, портативное, не требующее ручных кодов и дающее иллюзию абсолютной безопасности. Самое главное — оба оператора (отправитель и получатель) должны были использовать одну и ту же настройку на день, указанную в кодовой книжке. Только тогда сообщение можно было расшифровать.

Революционность Энигмы была в том, что она механизировала шифрование — каждый солдат мог нажать пару клавиш и получить надёжно зашифрованное послание. Раньше для этого нужны были таблицы и ручной труд.

Немцы были в восторге: на фоне провалов с кодовыми книжками в Первую мировую, Энигма казалась непрошибаемой. И её внедрили повсюду — от флота до СС.

На Хабре есть отличная статья, посвященная устройству и криптоанализу машины.

Собственной персоной
Собственной персоной

Роль Польши

В 1932 году поляк Мариан Реевский применил математику, логику и статистику и обнаружил закономерности в сообщениях: привычки операторов, повторяющиеся шаблоны, даже то, что многие использовали «ААА» как индикатор ключа (qwerty своего времени)

Мариан Реевский
Мариан Реевский

Реевский построил первую «бомбу» — машину, которая перебирала возможные конфигурации роторов и ключи. Это было похоже на первый в истории параллельный перебор.

Схематичное изображение польской "Бомбы"
Схематичное изображение польской «Бомбы»

Всего построили шесть экземпляров(по числу возможных перестановок трёх роторов Энигмы). Работали они по принципу автоматизированного перебора ключей, основанного на уязвимости с повторяющимся индикатором (вроде «ABCABC»).

Машина была электромеханической, с вращающимися роторами и цепью логики, и позволяла за пару часов найти ключ на день.

Но у нас нет её фотографий.

Все шесть бомб были уничтожены при эвакуации — сначала из Варшавы, затем из Франции. Никаких фото, чертежей или схем не сохранилось, только описания в воспоминаниях Мариана Рейевского и архивных записях. Поэтому в интернете мы можем найти лишь британскую Bombe, а польская осталась в истории как невидимая, но реальная предтеча всего дальнейшего криптоанализа.

Художественное изображение польской "Бомбы"
Художественное изображение польской «Бомбы»

В 1938 годунемцы добавили ещё два ротора, а также увеличили количество соединений с 5–8 до 7–10, а вскоре отказались и от концепции двойного ключа. Из‑за этого «Бомбы» перестали справляться и работа застопорилась.

Небольшое пояснение про роторы

Если раньше роторы выбирались из трёх фиксированных, и было всего 6 возможных комбинаций (3!), то теперь из пяти роторов нужно было выбрать любые три и расставить их и это уже 60 комбинаций: Первый ротор нужно было выбрать из 5, второй из оставшихся 4, третий — из 3. Итого: 60 разных вариантов (5 * 4 * 3 = 60). Чтобы охватить все варианты, потребовалось бы в 10 раз больше машин, которых у поляков просто не было. Это сделало старую систему взлома практически неприменимой и польская криптология упёрлась в потолок ресурсов.

И тогда, в 1939 году, поляки передали все свои наработки британцам.

Более подробно про этот этап можно почитать в соответствующей статье на Хабре.

Тьюринг входит в игру

Когда в сентябре 1939 года Алан Тьюринг прибыл в Блетчли-Парк, всё, что у англичан было по Энигме, это тревожные догадки и польские наработки. Война только начиналась, а немцы уже начали каждый день менять ключи, усложнили процедуру шифрования и добавили новые роторы. Всё это делало ручную расшифровку невозможной.

Тьюринг взял польскую идею «бомбы» и усовершенствовал её, добавив метод поиска ключей на основе предположений о содержании сообщения. Он понял, что можно использовать «cribs» — предположения о содержании сообщения (например, фраза «Heil Hitler» в конце), чтобы сузить круг перебора.

Bombe из Блетчли-Парка
Bombe из Блетчли-Парка

Что такое «cribs» и зачем они нужны

Crib это предположение о фрагменте исходного текста зашифрованного сообщения. Например, если перехвачено сообщение от немецкого флота, можно догадаться, что в конце будет фраза Heil Hitler, или в начале Wetterbericht (прогноз погоды).Эти предсказуемые куски текста становятся зацепками: если известно (или хотя бы подозревается), что где‑то в шифре закодировано, скажем, слово WETTER, можно перебрать все возможные ключи и посмотреть при каких настройках «Энигма» действительно превращает W в Q, E в F и так далее.

Давайте посмотрим на примере:

Допустим, мы перехватили зашифрованное сообщение: XYQZLG и мы подозреваем, что в этом месте должно быть слово WETTER. Это и есть наш crib — догадка о фрагменте исходного текста.

Далее наша «бомба» перебирает возможные настройки и проверяет: может ли при этих настройках Enigma слово «WETTER» действительно зашифроваться в «XYQZLG»?

Если мы получаем:

W → X  

E → Y  

T → Q  

T → Z  

E → L  

R → G

Тогда мы можем использовать найденную настройку, чтобы попытаться расшифровать остальные части сообщения и, если всё сходится, — считать ключ подтверждённым.

С такими друзьями...

Самым надёжным союзником Блетчли-Парка оказался немецкий оператор.

Каждый день немцы получали:

  1. Дневной ключ (общая конфигурация: порядок роторов, штекеры, кольца)

  2. Ключ сообщения - оператор сам выбирал 3 буквы, чтобы зашифровать начало

Эти три буквы должны были быть абсолютно случайными.

Но, несмотря на строжайшие инструкции, люди часто нарушали протоколы:

  • Выбирали предсказуемые стартовые буквы вроде «AAA» или «QWE».

  • Использовали имена — например, «Cillie» (имя девушки), что дало название целому классу ошибок — Cillies.

  • Иногда вставляли нешифрованные слова внутрь текста: «ein», «Hitler», «bomben». От безысходности или спешки(например, находясь под обстрелом).

Эти мелкие ляпы стали теми «трещинами», через которые и пролезли британские аналитики. Каждый фрагмент позволял уточнить настройку, понять как настроены роторы или отфильтровать ложные гипотезы.

Иногда одной человеческой ошибки хватало, чтобы сразу получить дневной ключ.

Итог

Алан Тьюринг вошёл в историю как человек, сыгравший ключевую роль во взломе Энигмы. Его разработки стали основой британской Bombe — машины, позволившей регулярно вскрывать немецкие шифры и получать стратегически важную информацию. Это значительно сократило войну и, по некоторым оценкам, спасло сотни тысяч жизней.

Но его вклад не ограничивается криптоанализом.

В 1936 году, ещё до войны, Тьюринг опубликовал работу «On Computable Numbers», где описал концепцию универсальной машины — абстрактного устройства, способного моделировать любую другую вычислительную систему. Именно эта модель легла в основу теории вычислений и всех современных компьютеров.

После войны он участвовал в разработке одного из первых британских компьютеров — ACE (Automatic Computing Engine). В 1950 году он опубликовал статью «Computing Machinery and Intelligence», в которой предложил метод проверки «мышления» у машины. То, что позже назовут «Тест Тьюринга».

Ссылки на обе работы приведены в конце статьи.

Его научные труды оказались настолько фундаментальны, что до сих пор лежат в основе информатики, искусственного интеллекта и теории алгоритмов.

В мирной жизни Тьюрингу не дали ни уважения, ни безопасности. Его осудили за «неправильную любовь», заставили принимать гормоны, сломали здоровье, а в итоге и судьбу. Он умер в 1954 году, предположительно покончив с собой, возможно, укусив яблоко с цианидом — хотя точных доказательств нет.

Подробнее про Алана можно прочитать, например, в статье на Хабре, а также в книге «Alan Turing: The Enigma»

Alan Turing: The Enigma - биография Алана Тьюринга
Alan Turing: The Enigma - биография Алана Тьюринга

Сегодня, когда мы строим ИИ и передаём машинам всё больше задач, которые раньше считались «человеческими», стоит вспомнить, с чего всё началось:

А может ли машина мыслить?

Скульптура Алана Тьюринга в Блетчли-Парке
Скульптура Алана Тьюринга в Блетчли-Парке

Полезные ссылки

Помимо уже упомянутых в статье хочется сказать про:

“Computing Machinery and Intelligence” (1950)

Знаменитая статья, в которой Тьюринг впервые формулирует идею теста Тьюринга и рассуждает о мышлении машины.

Читать PDF (англ.)

“On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem” (1936)

Работа, с которой всё началось. Именно здесь он описывает универсальную машину — математическую абстракцию, ставшую основой всех компьютеров.

Читать PDF (англ.)

Национальные архивы США: «Turing and the Breaking of Enigma»

Документ, на котором основан этот пост — подробный исторический разбор со схемами, источниками и фотографиями.

Читать PDF (англ.)

Проникая в мысли противника: легендарный Блетчли‑Парк

Историческая статья‑экскурсия, посвященная Блетчли‑Парку.

Читать на Habr (рус.)

Мой телеграм канал — здесь разборы научных статей, рекомендации книг, обзоры новостей индустрии и не только

Комментарии (10)


  1. drWhy
    31.07.2025 15:40

    "Энигма была самым продвинутым шифровальным устройством своего времени и казалась неуязвимой.
    Она использовалась по всей военной системе Третьего рейха - от подводных лодок до штаба СС."
    "В 1918 году немецкий инженер и предприниматель Артур Шербиус запатентовал устройство под названием Enigma. Его цель была мирной: сделать защищённую корпоративную переписку такой же лёгкой, как набор текста на печатной машинке, но с гарантией, что никто посторонний не прочитает её."
    Второе ближе к полноте. Разные модификации Энигмы использовались как рейхом, так и союзниками.

    Спасибо за статью.


    1. akilayd Автор
      31.07.2025 15:40

      Вам спасибо за фидбек


  1. K0styan
    31.07.2025 15:40

    Только сейчас до меня дошло, что название книги Лема "Bomba megabitowa" может отсылать именно к этой "бомбе".


    1. akilayd Автор
      31.07.2025 15:40

      Может такое быть, потому что сам Лем поляком ведь был


  1. GidraVydra
    31.07.2025 15:40

    Энигма, даже последних модификаций - это детский лепет по сравнению, например, с SG-41 или SZ-42


  1. sinerslb
    31.07.2025 15:40

    На замедленной видеоплатформе,на канале SUREN, есть отличнейший ролик по Энигме.


  1. Ivan_shev
    31.07.2025 15:40

    Спасибо за статью, было интересно прочитать про шифр. машинку и узнать по подробнее про её уязвимости. Кстати есть фильм про Тьюринга и Энигму "Игра в имитацию", не знаю на сколько он хорош, но мне понравилось.


    1. Maksim5206
      31.07.2025 15:40

      да, хороший фильм, в главной роли Бенедикт Камбербэтч - снято очень здорово.
      https://www.kinopoisk.ru/film/635772/?utm_referrer=yandex.ru


  1. izibrizi2
    31.07.2025 15:40

    Жаль Тьюринга. С содомитами в те времена не церемонились, да...


  1. bobcatt
    31.07.2025 15:40

    Есть неплохой роман "Энигма", Роберта Харриса. Там в художественном виде подробно описана вся эта история взлома Энигмы, поиск ключей и вообще.