Rešena Enigma

U PC #119 pisali smo o ingeniozno osmišljenom elektromehaničkom uređaju za zaštitu poruka koje se prenose radio komunikacijom. Enigma je patentirana još 1918. godine, a do početka Drugog svetskog rata značajno usavršena i redovno je korišćena od strane nemačkih vazdušnih, pomorskih i oklopnih jedinica. Hitlerova vojska je bila sigurna u to da su podaci savršeno sigurni, pa ipak su saveznici, u tajnosti, dešifrovali veliku većinu poruka, ne samo tokom rata, nego i nekoliko godina pre njegovog početka. Bila je to tako dobro čuvana tajna, da je svet za nju doznao tek sedamdesetih godina prošlog veka. Razlog za ovo ćutanje je posebno zanimljiv – Enigma je korišćena i posle rata, pre svega za razmenu poverljivih poruka između ambasada i njihovih matičnih zemalja, pa službe za razbijanje zaštićenih poruka praktično nisu ni prestajale s radom.

Počelo je u Poljskoj

Mada je za definitivno razbijanje sistema zaštite poruka pre svega zaslužna britanska kriptoanalitička služba na čelu sa Alanom Tjuringom, koja je imala američku tehničku i logističku pomoć, prva uspešna dešifrovanja poruka sa Enigme načinjena su skoro sedam godina pre početka Drugog svetskog rata. Za to je zaslužan poljski matematičar Marijan Rejevski (Marian Rejewski), kao i Ježi Ružecki (Jerzy Rózycki) i Henrik Zigalski (Henryk Zygalski). Tada je Enigma imala samo tri rotora i bila je bez utikačke table (tehnički detalji i kompletna šema veza Enigme objavljeni su u PC #219). Ta jednostavnost je svakako olakšala posao Rejevskom, ali njegov trud bi ostao bez efekta da Nemci nisu napravili grubu grešku u standardizovanju poruka. Naime, svaka poruka, iako je bila zaštićena šifrom, već na početku je sadržala tri slova kojima je diktirana promena šifre. Taj „heder“ poruke se zove indikator i on se, u nešto izmenjenom obliku, i danas koristi u kriptografiji. Nevolja za Nemce (a šansa za Rejevskog) bila je to što je neko doneo propis da se ta grupa od tri slova za svaki slučaj ponovi dva puta, što je otvorilo vrata Rejevskom da načini set jednačina kojima je zaštita za mnoge poruke mogla da se razbije. Tako su Poljaci tokom tridesetih godina u tajnosti čitali veliki broj nemačkih poruka.

U septembru 1938, Nemci su izmenili proceduru šifrovanja poruka, što je dotadašnji sistem razbijanja učinilo neupotrebljivim. Rejevski je odmah načinio nove algoritme, ali su oni bili složeniji za „ručnu“ obradu, pa je on počeo rad na prvoj mašini za dešifrovanje nazvanoj Bomba, koju je činio agregat od šest delimično izmenjenih Enigmi. Poljaci su za samo dva meseca imali šest takvih Bombi, pa je svaka poruka mogla da se razbije za samo dva sata. Nažalost, već od 1. januara 1939, Nemci su povećali broj kablova za utikačku tablu sa šest na deset, što je značajno umanjilo efikasnost Bombe, a da nevolja bude još veća, na raspoloživa tri rotora dodata su još dva, što je približno udesetostručilo broj kombinacija šifre.

Rejevski je odmah predložio način rešavanja ovih problema, ali je to podrazumevalo da se napravi još 58 Bombi, a to je za poljsku obaveštajnu službu bilo preskupo, budući da je zahtevalo trošak koji za 15 puta premašuje godišnji budžet službe. Zato su Poljaci kontaktirali saveznike i upoznali ih sa postupkom razbijanja zaštite Enigme. Ovo se dogodilo samo pet nedelja pred početak Drugog svetskog rata i bilo je podsticaj savezničkim kriptografima da prionu na posao. Kasnije je Gordon Welchman, prvi Tjuringov saradnik, napisao: „Nikada se ne bismo pomerili sa nulte tačke da nas Poljaci nisu u pravom trenutku naučili o mašini Enigma i o tadašnjim operativnim procedurama“.

Ovaj prenos znanja se zaista dogodio u pravom trenutku, jer su Nemci uskoro napali Poljsku. Poljaci su pokušali da pruže otpor, ali kada ih je, samo šesnaest dana kasnije, i Sovjetski Savez napao s leđa, više nije bilo nikakve nade i došlo je vreme da Rejevski i matematičari iz njegovog tima spasavaju živu glavu. Oni su se tokom rata povlačili po celoj Evropi i učestvovali u otporu, neki se našli u nemačkom zarobljeništvu gde je nekolicina pogubljena, ali nikada niko od njih nije odao tajnu razbijanja Enigme.

Blečli Park

Početkom rata je u Blečli Parku, na oko 80 km od Londona, oformljena grupa koja je uspevala da razbije većinu šifara, ali je to rađeno „ručno“, dakle sporo i sa neizvesnim ishodom. Za jednu poruku trebalo je barem 48 sati, a često i mnogo više. To je u ratnim uslovima značilo da je poruka već zastarela i da od njenog razbijanja više nema nikakve koristi.

U ovom postupku je korišćen osnovni nedostatak Enigme: svako slovo u poruci je predstavljeno nekim drugim slovom, ali nikad samim sobom. Ovaj detalj u algoritmu Enigme nije sam po sebi bio od koristi za dešifrovanje, ali je lako mogao da se upotrebi kad se doznalo za veliki propust u proceduri šifrovanja poruka. Naime, mnoge poruke su imale neke tipizirane reči, koje su se nalazile na očekivanim mestima. Recimo, prva jutarnja poruka (odmah posle promene šifre u ponoć) u svom prvom delu je imala reč wetteruebersicht (vremenski izveštaj). Ako se ta reč napiše na papiru i pomera se ispod šifrovanog teksta, u jednom trenutku će doći do toga da se nijedno slovo ne poklapa sa jednakim delom šifrovanog teksta. To je verovatno (ne i sigurno) mesto na kome je ta reč, dakle već postoji osnova od koje bi se moglo krenuti. Na našem primeru na sledećoj stranici, to je četvrti pokušaj traženja mesta na kome bi ta reč mogla da se nađe, jer su u prva tri postojala poklapanja, što znači da Enigma nikako nije mogla da ih generiše.

Na engleskom jeziku se ovakvo mesto u šifrovanom tekstu zove crib, što je žargonski izraz za podvalu. Najpribližnija reč na našem jeziku je puškica, izraz koji naši učenici i studenti dobro znaju, jer označava papirić na kome su podaci koji se ilegalno koriste na ispitima. Takve „puškice“ su dragocene u postupku razbijanja šifrovanih poruka, jer one značajno smanjuju listu mogućih šifara. Što je puškica duža, lista je manja i posao traženja šifre je lakši. Dobro je ako takvih reči ima više, a pošto je svaka poruka završavana porukom Heil Hitler, to je uvek bio novi bonus koji je olakšavao i skraćivao posao. Ponekad su saveznici čak provocirali događaje na geografskim lokacijama za koje su pretpostavili da će se zahvaljujući toj provokaciji naći u sledećoj poruci, naročito ako naziv te lokacije sadrži više slova.

Takva selekcija mogućih rešenja je svakako olakšavala posao, ali je ipak ostajao beznadežno veliki broj kombinacija koje treba pretražiti da bi se pronašla dobitna kombinacija za šifru. Tjuring i Velčman su pronašli još nekoliko „prečica“ kojima je posao skraćivan, pa je mučan posao ručnog pretraživanja skraćen na nekoliko desetina sati.

Tjuringova Bomba

Mada je ideju za mehanizovano pretraživanje preostalih kombinacija Tjuring preuzeo od Rejevskog, mašina koju je konstruisao u osnovi je različita i radi na drugačijem principu. Ponovo postoji niz mehanizovanih rotora sličnih onima na Enigmi, ali je algoritam prilagođen nizu izmena koje su Nemci u međuvremenu načinili na Enigmi. Ta mašina je dobila ime po poljskoj prethodnici Bomba, i sastojala se od 97.000 delova i oko 20 kilometara kablova. Radila je brzinom od 20 testova u sekundi, tako da je posao razbijanja šifre skraćen sa nekoliko desetina sati na oko 20 minuta.

Prva Bomba je proradila 18. marta 1940. godine, pa je odmah napravljeno još pet kopija, čime je posao ubrzan jer je svaka mašina analizirala po jedan od mogućih redosleda rotora. Uspeh je bio takav da je do kraja rata u tajnosti napravljeno 210 ovakvih mašina i to sa obe strane Atlantika. Sve one su radile punom parom, mada ne bez zastoja. Prvi problem pojavio se u februaru 1942. godine, kad su Nemci uveli četvrti rotor u Enigmu. To je stvorilo paniku u Blečli Parku, jer isprva nije bilo jasno zbog čega je dešifrovanje poruka prestalo da radi. Period oporavka i prilagođavanja trajao je sve do kraja 1942. godine, kad je načinjen niz prepravki na Bombi i u postupku dešifrovanja. U tom periodu od deset meseci, koji je dobio naziv Blackout (prekid, ispad), broj potopljenih savezničkih brodova bio je četiri puta veći nego inače! To je dobar pokazatelj koliki je doprinos službe u Blečli Parku konačnom ratnom uspehu saveznika.

Danas se, posle mnogih ekspertskih analiza, može reći da je Enigma nudila odličan sistem zaštite i malo je verovatno da bi saveznici, sa tadašnjim tehničkim resursima, razbili njenu zaštitu da su se nacisti dosledno pridržavali pravila za sigurnu komunikaciju. Umesto toga, oni su pravili niz neverovatnih propusta koji su bili presudni za tok rata. Jedan od posebno velikih propusta, koji analitičari često pominju, redovno je činio nemački operator koji se zvao Walter, jer je za inicijalnu postavku rotora uvek koristio prva tri slova svoga imena WAL, pa je kucao KLA, što su bila prva tri slova imena njegove devojke Klare. To je inače bio redovan postupak uspostavljanja hedera poruke, ali su operatori imali strogo naređenje da koriste nasumična, uvek različita slova. Ljubav je, ipak, bila jača od naređenja, pa su se svi u Blečli Parku urnebesno radovali svaki put kad su po hederu šifrovane poruke zaključili da Valter radi kao dežurni operator, jer su vrlo brzo mogli da pronađu sve elemente šifre – raspored i početno stanje rotora, kao i ožičenje na utikačkoj tabli Enigme za taj dan.

Najzanimljivije od svega je to što Nemci sve vreme nisu bili ni blizu saznanju da saveznici redovno čitaju njihove poruke. Nekoliko puta su bili blizu toga da doznaju istinu, a u nekim situacijama čak su imali podatke na osnovu kojih su to lako mogli da zaključe. Ipak su bili tako sigurni u svoju Enigmu da su zanemarili operativne podatke sa terena i nastavili da rade, uljuljkani u svoju nadmoćnost. Verovatno je ovoj zabludi doprinela i patološki jaka ideja o superiornosti arijevske rase, pa nikako nisu mogli da pretpostave da na svetu postoji neko ko je pametniji od njih.

Epilog

Rad na razbijanju Enigme je, prema kasnijim analizama istoričara i vojnih eksperata, skratio Drugi svetski rat za dve do četiri godine, smanjio broj žrtava za preko dva miliona, a postoje i mišljenja da bi bez toga ishod rata bio neizvesan. Ljudi koji su radili na razbijanju zaštite Enigme imali su sve uslove da postanu ratni heroji ali, kao i u slučaju mnogih drugih hrabrih ljudi iz sveta špijunaže, njihova sudbina nije bila određena zaslugama, nego nekim drugim interesima. Dok je narod oduševljeno slavio završetak rata, političari su znali nešto što običnim ljudima nije padalo na pamet: oružani sukob je prestao, ali će obaveštajni rad i u budućnosti imati podjednako važnu ulogu. Zbog svega toga je zavet na ćutanje, koji su svi položili pre stupanja u službu kontrašpijunaže, važio i dalje. Oni koji su se vratili svojim ranijim poslovima, nisu smeli čak ni najbližim osobama da pominju šta su radili tokom rata. Tjuring je radio na konceptu kompjutera i njegov rad na onome što je danas poznato kao Tjuringova mašina doveo je do arhitekture savremenih računara. Sve nebrojene zasluge ipak nisu bile dovoljne da ga spasu od birokratskog stava vlasti prema njegovoj seksualnoj orijentaciji. Homoseksualnost je tada smatrana za težak prekršaj protiv javnog morala i kažnjavana je strogim zatvorom. U zamenu za dugu robiju, on je prihvatio „lečenje“, koje je zapravo bilo tadašnja verzija onoga što danas poznajemo kao hemijsku kastraciju. O detaljima koji su sledili malo se zna, ali se pretpostavlja da je sve to dovelo do nervnog rastrojstva i na kraju do samoubistva cijanidom. Godine 2009. od britanske vlade je dobio javno izvinjenje „za užasan način na koji je prema njemu postupano“, a četiri godine kasnije isto izvinjenje uputila mu je posthumno uputila i kraljica Elizabeta, kroz čin formalnog pomilovanja.

Rejevski, čija zasluga za pobedu nad nacizmom nije ništa manja, posle rata se vratio svojoj porodici u Poljsku, koja je bila pod sovjetskom vlašću. Razumno je zaključio da mu je u takvim uslovima najbolje da se ponaša neupadljivo i da se ničim ne ističe, niti da govori o svom radu. Tek je 1979, samo godinu dana pred smrt, dobio javno priznanje za svoj rad. Posle rata je većina Tjuringovih „Bombi“ uništena, sve Enigme su zaplenjene i većinom odnete u Ameriku. Komercijalno su ponuđene tržištu, gde su ih uglavnom kupovale razne svetske ambasade i poslovne korporacije. Nikome nije skrenuta pažnja na to da nisu sigurne za komunikaciju, a činjenica da je njihova zaštita provaljena čuvana je kao tajna tokom sledeće tri decenije.