Разбиването на германските кодове по време на Втората световна война е истинско предизвикателство. Периодът е революционен не само за криптографията, но и за теорията на информацията. Например, първият програмиран двоичен компютър, Colossus, е създаден във Великобритания специално за разбиване на германската криптираща машина Lorenz SZ-40. Още по-известна е историята за това как поляци, британци и американци разбиват германската „Енигма“, една от най-широко използваните криптографски машини от Втората световна война, която може да бъде преодоляна само от най-добрите условия на съюзниците.
От германското към британското разузнаване и обратно
Шифърът Rasterschlüssel 44 (от немски растер – мрежа и schlüssel – ключ) обаче се оказва по-сложен дори от тази на известната „Енигма“, въпреки че за копирането му са необходими само хартия, молив и шаблон. Според заключението на съветските криптоаналитици, той е можел да бъде разбит само с помощта на материали, получени от разузнаването. Ето как пише за това заместник-началникът на щаба на 43-та армия по разузнаването, полковник Пантелеймон Шиошвили, в секретна директива от 15 октомври 1944 г.:
„Сред наличната информация, германската шифрова служба въвежда нови, високосигурни шифрови системи във всички армейски, полицейски и разузнавателни мрежи през август 1944 г. Повечето от тези шифри не могат да бъдат дешифрирани без наличието на помощни материали, като например инструкции за криптиране, отворени телеграми, предназначени за криптиране, черни бележки, индивидуални ключове, таблици и книги, използвани при криптиране шифър се нарича „Raster 44“ /rasterschlussel/. Вземете всички мерки, за да получите валиден код Raster 44 или посочените помощни материали“.
Как работи шифърът
Методите за криптиране могат да се разделят на две големи групи: заместващи и транспозиционни шифри (понякога тези методи се комбинират). В заместващите шифри буквите се заменят със специфични символи, като например танцуващи човечета (както в едноименния разказ на Артър Конан Дойл) или други букви според специфичен алгоритъм. Транспозиционните шифри са като игра на анаграми: в тях буквите на открития текст, т.е. оригиналното съобщение, се разменя в ред, определено от алгоритъма за криптиране.
Rasterschlüssel 44 е транспозиционен шифър. За да се използва, е необходим шаблон – таблица, някои от клетките на които са боядисани в черно. Буквите на съобщението се изписват в шаблона отляво надясно без интервали в белите клетки (черните се пропускат) и след това се изписват отгоре надолу.
За всяко съобщение се избира нова начална клетка, т.е. място в шаблона, в което се записва отвореното съобщение, и нова начална колона, от която е записано криптираното съобщение. Съветвайте факта, че черните клетки са разпределени произволно, буквите са силно разбъркани и е много трудно да се възстанови редът им без шаблон. Съвременните компютри са в състояние да се справят с тази задача, но през 40-те години на минималния век криптоаналитиците не са разполагали с подобни устройства.
Кой създава шифъра
Rasterschlussel 44 е замислен като достъпен заместител на криптиращата машина „Енигма“, без да се захранва или поддържа, но е достатъчно сигурен за полеви радиокомуникации. За създаване му са предоставени специални таблици с шаблони, тънка хартия и молив. В годините на създаването на Rasterschlussel 44 се смята, че цяла радио мрежа от няколкостотин абонати може да използва един шаблон в продължение на 24 часа.
Въпреки това привидната си простота, Rasterschlussel 44 се помага дори по-издържлив от „Енигма“. Криптоаналитиците в Блечли Парк (които разбиват комуникациите на нацистите по време на Втората световна война) успяват да дешифрират само 29% от прихванатите радиограми, криптирани по този начин, докато в случая с „Енигма“ успеваемостта им е била 72%. Не помогна дори и това, че истинският разработчик на Rastershlussel 44 – Джон Тилтман, също работи по разбиването му.
Няма грешка. Шифърът е чудесен пример за обратно инженерство. Историята му започва в Германия: в средата на септември 1939 година, две седмици след нахлуването в Полша, германските танкови части започват да използват нов транспозиционен шифър – Helfschlussel. Той наподобява Rasterschlüssel 44, но е по-примитивен.
Месец по-рано британската криптографска служба GC&CS се намира в имението Блечли Парк и има нов персонал. Един от тях е криптографът и разузнавачът Джон Тилтман, който е натоварен със задачата да разбие кода. Използвайки само радиоприхванатите съобщения, Тилтман реконструира оборудването и предлага стратегия за разбиването й, но до 1940 г. германците вече са изоставили собствената си разработка. За комуникация на по-ниско ниво се използва „Двоен плейфеър“, а за важните съобщения – „Енигма“.
През 1941 година Тилтман трябва да разработи нов транспозиционен шифър за британската 8-ма армия, воюваща в Северна Африка и Италия. Използвайки германския Helfschlussel като основа, Тилтман разработва шифъра Saysquare с квадратен шаблон 26×26. На всеки ред 16 от 26-те клетки са оцветени и неизползвани.
Дизайнът на Tiltman се оказва непрактичен, защото разчитате на хартиен шаблон, който бързо се замърсява: след всяко използване на съобщенията се изтрива. В крайна сметка британските криптографи се отказват от него. Но новият продукт е високо оценен от… германците.
Образците попадат в ръцете на силите на фелдмаршал Ервин Ромел в Африка и биват предадени на шифровъчния отдел на Върховното командване на Вермахта. Там те са анализирани от германския криптограф Валтер Ернст Фрике. Той преработва шифъра и вече през август 1944 година първото издание на Rasterschlussel 44 вече се прилага в Група армии „Север“.
В резултат на този метод на криптиране „прескача“ от германската армия към британската, пътува от Полша до Африка, а след това до балтийските страни, тъй като като по това време група армии „Север“ е била притисната между два съветски фронта в Западна Латвия. Именно там Rasterschlüssel 44 попадна в ръцете на съветските специалисти. Всяко негово копие е струвало теглото си в златото тогава.
