Джон Херивел
Британский историк науки и дешифровщик времён Второй мировой войны (1918–2011)

Шифровальная машина «Энигма»
Машина «Энигма»
Взлом Энигмы
Связанный

Джон Уильям Джеймисон Херивел (29 августа 1918 г. – 18 января 2011 г.) [1] был британским историком науки и дешифровальщиком Второй мировой войны в Блетчли-парке . [2]

Как дешифровщик, занимающийся криптоанализом «Энигмы» , Херивеля помнят главным образом за открытие того, что вскоре было названо подсказкой Херивела или Херивелисмусом . Херивелисмус состоял из идеи, подсказки Херивела и метода установления ее применимости с использованием квадрата Херивела. [3] Он был основан на понимании Херивелем привычек немецких операторов шифровальной машины «Энигма» , что позволило Блетчли-Парку легко вывести часть ежедневного ключа . В течение короткого, но критического периода после мая 1940 года подсказка Херивела в сочетании с « силли » (еще один класс ошибок оператора) была основным методом, используемым для взлома «Энигмы».

После войны Херивел стал академиком, изучая историю и философию науки в Университете Квинс в Белфасте , в частности Исаака Ньютона , Жозефа Фурье , Христиана Гюйгенса . В 1956 году он взял кратковременный отпуск в Университете Квинс, чтобы работать в качестве ученого в Дублинском институте передовых исследований . Выйдя на пенсию, он написал автобиографический отчет о своей работе в Блетчли-парке под названием «Херивелис и немецкая военная загадка» . [4]

Набор в Блетчли-Парк

Джон Херивел родился в Белфасте и учился в Методистском колледже Белфаста с 1924 по 1936 год. В 1937 году он получил стипендию Китченера для изучения математики в колледже Сиднея Сассекса в Кембридже , где его руководителем был Гордон Уэлчман . [5] [6] Уэлчман завербовал Херивела в правительственную школу кодов и шифров (GC&CS) в Блетчли-парке . Уэлчман работал с Аланом Тьюрингом в недавно сформированном отделении Hut 6 , созданном для решения армейской и военно-воздушной «Энигмы». [7] Херивел, которому тогда было 21 год, прибыл в Блетчли 29 января 1940 года, [8] и был проинформирован об «Энигме» Аланом Тьюрингом и Тони Кендриком. [9]

Энигма

Военная машина «Энигма».

В то время, когда Херивел начал работать в Блетчли-парке, Hut 6 имел лишь ограниченный успех с зашифрованными с помощью Enigma сообщениями, в основном из сети Enigma Люфтваффе, известной как «Red». [7] [9] [10] Он работал вместе с Дэвидом Ризом , другим кембриджским математиком, нанятым Уэлчманом, в соседней школе Элмерса, проверяя возможные решения и разрабатывая настройки коммутационной панели. [7] Процесс был медленным, однако Херивел был полон решимости найти метод улучшения своей атаки, и он проводил вечера, пытаясь придумать способы сделать это. [9]

Перехваченные сообщения, закодированные азбукой Морзе, были зашифрованы немецкой « Энигмой» , электромеханической роторной шифровальной машиной , которая реализовала полиалфавитный шифр . Основная модель, использовавшаяся в 1940 году, имела три ротора , которые устанавливали электрический путь от клавиатуры к ламповой панели. Нажатие клавиши зажигало одну лампу, а самый правый ротор продвигался на одну буквенную позицию. Это изменяло электрический путь таким образом, что повторное нажатие той же клавиши вызывало загорание другой буквы. В одной из 26 позиций выемка на самом правом роторе сцеплялась со средним ротором, так что два ротора продвигались вместе, и аналогично средний ротор сцеплялся с самым левым ротором, давая очень долгий период, прежде чем последовательность повторялась (26 × 26 × 26 = 17 576). Кольцо на роторе, которое содержало выемку и, таким образом, заставляло следующий ротор продвигаться, можно было установить в любую из 26 позиций. Три ротора были выбраны из набора из пяти, что дало 60 различных способов установки роторов в машине. Однако, поскольку немцы установили правило, что ни один ротор не должен находиться в том же положении в последующие дни, если роторы предыдущих дней и их положения были известны, это число было сокращено до 32. [ необходима цитата ]

Машина Enigma работала взаимно, так что идентичная машина с идентичными настройками, если ей давали зашифрованные буквы, показывала расшифрованные буквы на ламповой панели. В Hut 6 были копии машин Enigma, которые были логически идентичны машинам, которые использовали немцы. Для расшифровки перехваченных сообщений требовалось, чтобы были известны выбор роторов, настройки колец и соединения на коммутационной панели. В это время первые три буквы прелюдии к сообщению использовались в качестве индикатора, чтобы сообщить принимающему оператору буквы, которые должны появиться в окнах для этого конкретного сообщения. [11]

наконечник Херивеля

Два ротора Enigma с электрическими контактами, шаговым храповым механизмом (слева) и выемкой (на правом роторе напротив буквы D ).

В феврале 1940 года Херивелю пришло в голову, что некоторые ленивые немецкие клерки-шифровальщики могут выдать настройки колец Энигмы ( Ringstellung ) в своем первом сообщении дня. Если бы было несколько ленивых клерков, первое сообщение Grundstellung s не было бы случайным, а имело бы кластеризацию вокруг Ringstellung . [12] Это понимание стало известно как подсказка Херивеля . В то время она была не нужна, потому что Люфтваффе дважды шифровали свои ключи сообщений, поэтому можно было использовать такие методы, как листы Зыгальского . В мае 1940 года немцы прекратили использовать дважды зашифрованные ключи. [13] Поскольку другие методы стали неэффективными, Блетчли-Парк начал использовать подсказку Херивеля для взлома трафика Люфтваффе. Это оставалось основным методом до тех пор, пока в августе 1940 года не была доставлена ​​бомба . [14] [15] [16]

Процедура шифрования Enigma

Роторы и положение кольца с выемкой менялись ежедневно. Настройки определялись в кодовой книге , которая была общей для всех операторов в этой сети. В начале каждого дня, до отправки или получения каких-либо сообщений, операторы Enigma осуществляли выбор ротора и настройки колец на день. Выбрав три ротора, они настраивали настройки колец. Это можно было сделать до того, как роторы были установлены на ось, или после того, как они были вставлены в машину. Можно было настроить настройки колец загруженных роторов, переместив подпружиненный стопорный штифт вправо и повернув ротор, чтобы отобразить указанную букву. Херивел считал вероятным, что по крайней мере некоторые операторы настраивали кольца после того, как они устанавливали роторы в машину. [17] Установив кольца алфавита и закрыв крышку, оператор должен был затем отодвинуть роторы подальше от положений, которые отображали три буквы настройки кольца в окнах, но некоторые операторы этого не сделали.

Три ротора внутри машины Enigma. В среднем роторе штифт установки кольца можно увидеть с небольшой красной стрелкой-указателем рядом с позицией 01. Чтобы отрегулировать установку кольца, подпружиненный штифт можно переместить вправо, чтобы позволить кольцу поворачиваться до нужного положения.

Великое озарение пришло к Херивелю однажды вечером в феврале 1940 года, когда он отдыхал перед камином своей хозяйки. Напряженные или ленивые операторы, которые устанавливали кольца, когда роторы были в машине, могли затем оставить установку кольца наверху или около него и использовать эти три буквы для первого сообщения дня. [18]

Для каждого переданного сообщения отправляющий оператор следовал стандартной процедуре. С сентября 1938 года он использовал начальную позицию для шифрования индикатора и отправлял его в открытом виде, за которым следовал ключ сообщения, зашифрованный при этой настройке. Например, если наземная настройка (нем. Grundstellung ) была GKX , он использовал Enigma с роторами, установленными на GKX, для шифрования настройки сообщения , которую он мог выбрать как RTQ ; которая могла бы шифроваться как LLP . (До мая 1940 года зашифрованная настройка сообщения повторялась, но это не имеет значения для понимания Херивела.) Затем оператор переключал свои роторы на RTQ и шифровал фактическое сообщение. Таким образом, преамбулой к сообщению была незашифрованная наземная настройка ( GKX ), за которой следовала зашифрованная настройка сообщения ( LLP ). Принимающий оператор Enigma мог использовать эту информацию для восстановления настройки сообщения, а затем расшифровывать сообщение.

Настройки земли ( GKX в приведенном выше примере) должны были быть выбраны случайным образом, но Херивел рассудил, что если операторы ленивы, торопятся или иным образом находятся под давлением, они могут просто использовать любые настройки ротора, которые в данный момент отображаются на машине. [17] Если это было первое сообщение дня, и оператор установил настройки кольца, когда роторы уже находятся внутри машины, то положение ротора, которое в данный момент отображается на машине, вполне может быть самой настройкой кольца или быть очень близким к ней. (Если бы такая ситуация произошла в приведенном выше примере, GKX был бы настройкой кольца или близким к ней).

Польские криптографы использовали эту идею в PC Bruno во время Странной войны . [19]

квадрат Геривела

На следующий день после его озарения коллеги Херивела согласились, что его идея была возможным путем к Энигме. [8] Хижина 6 начала искать эффект, предсказанный наводкой Херивела, и организовала отправку первых сообщений дня с каждой передающей станции заранее. [17] Они нанесли индикаторы на сетку, названную «квадрат Херивела», [20] пример которой показан ниже. Строки и столбцы сетки помечены алфавитом. Первый индикатор первого сообщения дня, полученного с каждой станции в сети, был введен в сетку. Это было сделано путем нахождения столбца, соответствующего первой букве, строки, соответствующей второй букве, и ввода третьей буквы в ячейку, где строка и столбец пересекались. Например, GKX будет записан путем ввода X в ячейку в столбце G и строке K.

 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU VWXYZ-------------------------------------------------- --------З| |ЗY| С |YХ| |ХШ| Д |ШВ| |ВУ| Э |УТ| |ТС| |СР| К |РQ| С |QП| |ПО| |ОН| Н |НМ| Х |МЛ| ВТ | ЛК|XY|КДж| ШХ |ДжЯ| |ЯН| К |НГ| |ГФ| |ФЭ| А |ЭД| |ДС|В|СБ| Дж |БА| П |А-------------------------------------------------- -------- ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU VWXYZ

Совет Херивела предполагал, что будет кластер записей, расположенных близко друг к другу, как кластер вокруг GKX в приведенном выше примере. Это сузит варианты настроек кольца с 17 576 до небольшого набора возможностей, возможно, от 6 до 30, которые можно будет протестировать по отдельности.

Эффект, предсказанный Херивелем, не сразу проявился в трафике Энигмы, [18] однако, и Блетчли-Парку пришлось продолжать полагаться на другую технику, чтобы проникнуть в Энигму: метод « перфорированных листов », который был передан польскими криптологами. Ситуация изменилась 1 мая 1940 года, когда немцы изменили свою процедуру индикации, сделав метод перфорированных листов устаревшим. Хат 6 внезапно оказался неспособен расшифровать Энигму.

К счастью для дешифровальщиков, закономерность, предсказанная наводкой Херивела, начала проявляться вскоре после 10 мая, когда немцы вторглись в Нидерланды и Бельгию. Дэвид Риз заметил кластер в индикаторах , [ 17] и 22 мая было расшифровано сообщение Люфтваффе, отправленное 20 мая, первое после изменения процедуры. [21]

Дополнительные ключевые компоненты

Хотя наконечник Херивела обеспечивал настройки кольца Энигмы, он не обеспечивал другие части ключа Энигмы: порядок ротора и настройки коммутационной панели. Ключ Люфтваффе в то время выбирал из 5 роторов, так что было 60 возможных порядков ротора. Кроме того, могло быть от 8 до 10 соединений коммутационной панели, что означает, что все, кроме 6 из 26 букв, переставляются коммутационной панелью. Дешифровщикам приходилось использовать другие методы, чтобы найти оставшиеся части ключа Энигмы.

Совет Херивела использовался в сочетании с другим классом ошибок оператора, известным как « силли », для решения настроек и расшифровки сообщений. [18] [22]

Наконечник Херивела использовался в течение нескольких месяцев, пока не были готовы к использованию специализированные машины для взлома кодов, разработанные Аланом Тьюрингом , так называемые « бомбы ». [23]

Признание

Гордон Уэлчман писал, что наводка Херивела сыграла важную роль во взломе «Энигмы» в Блетчли-Парке.

Если бы Херивел не был завербован в январе 1940 года, кто бы мог подумать о наводке Херивеля, без которой мы были бы побеждены в мае 1940 года – неспособные поддерживать непрерывность, пока бомбы не начали прибывать много месяцев спустя? Пусть не будет никаких заблуждений относительно этого последнего пункта. Потеря непрерывности на всех этапах была бы очень серьезной, если не катастрофической." [24]

Из-за важности его вклада, Херивел был выделен и представлен Уинстону Черчиллю во время визита в Блетчли-парк. [25] Он также преподавал криптоанализ Enigma группе американцев, назначенных в Hut 6, на интенсивном двухнедельном курсе. [26] Позже Херивел работал в администрации в « Newmanry », отделе, ответственном за разгадку немецких телетайпных шифров с использованием машинных методов, таких как компьютеры Colossus , [27] в качестве помощника руководителя отдела, математика Макса Ньюмена . [28]

В 2005 году исследователи, изучавшие набор зашифрованных с помощью «Энигмы» сообщений времен Второй мировой войны, отметили возникновение кластеризации, как и предсказывалось в наводке Херивела, в сообщениях от августа 1941 года. [29]

После Второй мировой войны

После окончания войны Херивел преподавал математику в школе в течение года, [6] но он обнаружил, что не может справиться с «шумными мальчиками». [30] Затем он поступил в Королевский университет в Белфасте, где стал преподавателем истории и философии науки. Одним из студентов, которых он курировал, был актер Саймон Кэллоу , который сказал о нем:

Я был совершенно поражен. Он был замечательным учителем, в старомодном стиле. Во время своих уроков он обычно заваривал чай и поджаривал оладьи у огня. (Он был) очень глубоким мыслителем, но очень неожиданным в своих подходах, но не было никакого ощущения, что он сделал что-то необычное в своей жизни. Это было его поколение; они не целовались и не говорили. [31]

75 Lonsdale Road , Оксфорд, где умер Херивел. Синяя табличка увековечивает его память как «математика и дешифровщика». [32] [33]

Он опубликовал книги и статьи об Исааке Ньютоне , Джозефе Фурье и Христиане Гюйгенсе . Его публикации включают:

  • Херивел, Дж. В. (апрель 1955 г.), «Вывод уравнений движения идеальной жидкости по принципу Гамильтона», Математические труды Кембриджского философского общества , 51 (2): 344–349, Bibcode : 1955PCPS...51..344H, doi : 10.1017/S0305004100030267, S2CID  122422156
  • Херивел, Джон (1965), Предыстория «Начал» Ньютона: исследование динамических исследований Ньютона в 1664–1684 годах на основе оригинальных рукописей из коллекции Портсмута в библиотеке Кембриджского университета , Clarendon Press
  • Херивел, Дж. В. (декабрь 1966 г.), «Аспекты французской теоретической физики в девятнадцатом веке», Британский журнал истории науки , 3 (2): 109–132, doi :10.1017/S0007087400003794, S2CID  144562116Исследование, на котором основана эта статья, было проведено в Париже в 1964 году при поддержке Bourse de Marque, предоставленной французским правительством через посольство в Лондоне, и гранта Исследовательского комитета Ученого совета Университета Квинс в Белфасте.
  • Херивел, Джон; Уильямс, Л. Пирс (ноябрь 1975 г.), «Жозеф Фурье: человек и физик», Physics Today , 28 (11): 65, Bibcode : 1975PhT....28k..65H, doi : 10.1063/1.3069206
  • Херивел, Джон (1975), Жозеф Фурье: человек и физик , Clarendon Press
  • Херивел, Дж. В. (декабрь 1960 г.), «Открытие Ньютоном закона центробежной силы», Isis , 51 (4): 546–553, doi :10.1086/349412, JSTOR  228612, S2CID  143523512
  • Херивел, Дж. В. (декабрь 1965 г.), «Первое решение Ньютоном проблемы движения Кеплера», Британский журнал истории науки , 2 (4): 350–354, doi :10.1017/s0007087400002508, JSTOR  4024891, S2CID  121724711
  • Херивел, Джон В. (1970), «Достижения Ньютона в динамике», Annus Mirabilis сэра Исаака Ньютона: 1666–1966 : 120–135.

В 1978 году он вышел на пенсию и перебрался в Оксфорд , где стал членом колледжа All Souls . [6] Выйдя на пенсию, он опубликовал:

  • Херивел, Джон (2008), Херивелисмус и немецкая военная загадка , М. и М. Болдуин

Он умер в Оксфорде в 2011 году. [34]

У него осталась дочь Жозефина Херивель .

Примечания

  1. ↑ Смит, Майкл (13 февраля 2011 г.), «Некролог Джона Херивела: один из самых блестящих дешифровальщиков военного времени в Блетчли-Парке», The Guardian , получено 20 июля 2011 г.
  2. ^ "Некрологи спецназа: Джон Херивел", The Telegraph , 20 июля 2011 г. , получено 20 июля 2011 г.
  3. ^ Херивел 2008, стр. 10
  4. ^ Херивел 2008
  5. ^ Херивел 2008, стр. 75
  6. ^ abc "Некролог – Джон Херивел", Методистский колледж Белфаста , 28 января 2011 г., архивировано из оригинала 27 июля 2011 г. , извлечено 20 июля 2011 г.
  7. ^ abc Sebag-Montefiore 2000, стр. 90
  8. ^ ab Welchman 1997, стр. 200
  9. ^ abc Smith 1998, стр. 42
  10. ^ Уэлчман 1997, стр. 230
  11. ↑ Rijmenants, Dirk, «Enigma Message Procedures», Cipher Machines and Cryptology , получено 19 ноября 2009 г.
  12. ^ Себаг-Монтефиоре 2000, стр. 81
  13. ↑ Стрип, Алан (9 ноября 1999 г.). «Как работает Энигма». NOVA . PBS Online.
  14. ^ "Bletchley Park – Remembering Herivel and the Herivel Tip". 23 января 2011 г. Получено 5 августа 2016 г. Однако 1 мая немцы изменили свои методы, сделав существующие методы неработоспособными. Алан Тьюринг и его команда уже предвидели это изменение и строили машину (Bombe – по сути, компьютер) для расшифровки сообщений. Это оставило людей [sic] с 1 мая по 1 августа, пока строилась Бомба.
  15. ^ Sebag-Montefiore 2000, стр. 81 утверждает, что Блетчли искал кластеры, но не нашел ни одного до мая 1940 года. «После того, как 1 мая 1940 года немцы изменили свою систему индикаторов, что означало, что никакие сообщения Enigma, кроме тех, что находились в Норвегии, не читались, идея Херивела стала еще более важной, поскольку это была одна из немногих зацепок, которые были у дешифровальщиков».
  16. ^ Хинсли и др. 1988 г. говорят, что первая британская бомба прибыла 18 марта 1940 г. Хинсли утверждает, что «объяснение Уэлчманом  ... „наводки Херивела“ неполное». FH Хинсли, EE Томас, CAG Симкинс, CFG Рэнсом, Британская разведка во Второй мировой войне: ее влияние на стратегию и операции , том 3, часть 2, Cambridge University Press, British Crown Copyright, ISBN 0-521-351960 стр. 954 
  17. ^ abcd Смит 1998, стр. 43
  18. ^ abc Sebag-Montefiore 2000, стр. 91
  19. ^ Козачук, Владислав (1984), Каспарек, Кристофер (ред.), Enignma: как был взломан немецкий машинный шифр и как он был прочитан союзниками во Второй мировой войне , University Publications of America, стр. 83–84, ISBN 0-89093-547-5,«... было обнаружено, что немецкие шифровальщики, установив свои «Энигмы» в исходное положение и закрыв металлическую крышку, выбирали в качестве ключа сообщения (Spuchschlüssel) буквы, видимые в стеклянных окнах.
  20. ^ Уэлчман 1997, стр. 100
  21. ^ Себаг-Монтефиоре 2000, стр. 92
  22. ↑ Уэлчман 1997, стр. 104–110.
  23. ^ Уэлчман 1997, стр. 231
  24. ^ Уэлчман 1997, стр. 223
  25. ^ Смит 1998, стр. 78
  26. ↑ История американской дивизии 6813, октябрь 1945 г. , получено 20 июля 2011 г.
  27. ↑ Good 1993, стр. 160–161.
  28. ↑ Ньюман, Уильям (2006), «Макс Ньюман — математик, дешифровщик и пионер компьютеров», в книге Коупленда, Б. Джека (ред.), Колосс: секреты дешифровщиков компьютеров Блетчли-Парка , Оксфорд: Oxford University Press, стр. 176–188, ISBN 978-0-19-284055-4
  29. ^ Салливан, Джефф; Вайеруд, Фроде (2005), «Взлом немецких армейских шифров» (PDF) , Cryptologia , т. 29, № 3, стр. 193–232, doi :10.1080/01611190508951299, S2CID  23474156, архивировано из оригинала (PDF) 24 августа 2006 г. , извлечено 20 июля 2011 г.
  30. ↑ Джонс, Дэниел (27 мая 2001 г.), Возвращение в Блетчли: скромный герой войны возвращается на место своего величайшего триумфа по взлому кодов, заархивировано из оригинала 24 декабря 2012 г. , извлечено 20 июля 2011 г.
  31. ↑ Сюрприз дешифровщика Саймона Кэллоу: университетским наставником Теспиана был влиятельный дешифровщик Джон Херивел., Bletchley Park Trust, 5 ноября 2013 г. , получено 8 февраля 2014 г.
  32. ^ "Дешифровальщику Блетчли-Парка времен Второй мировой войны Джону Херивелю вручена памятная табличка". BBC News . Великобритания: BBC . 10 мая 2014 г. Получено 29 декабря 2015 г.
  33. ↑ Табличка № 31149 на Открытых табличках
  34. ^ "Джон Херивел: дешифровщик из Блетчли-Парка", Oxford Mail , 17 февраля 2011 г.

Ссылки

  • Гуд, Джек (1993), Энигма и Рыбав Хинсли и Стриппе 1993, стр. 149–166
  • Херивел, Джон (2008), Херивелисмус и немецкая военная загадка , Клеобери Мортимер, Шропшир: M & M Baldwin, ISBN 978-0947712464В книге содержится отчет о довоенной работе над «Энигмой» в Польше, написанный с тщательностью профессионального историка.
  • Хинсли, Ф. Х.; Стрип, Алан, ред. (1993) [1992], Взломщики кодов: внутренняя история Блетчли-парка , Оксфорд: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-280132-6
  • Себаг-Монтефиоре, Хью (2000), «Энигма: битва за код» , Wiley, ISBN 0-471-40738-0
  • Смит, Майкл (1998), Станция X: Дешифровщики Блетчли-Парка , Channel 4 Books, ISBN 0-7522-2189-2
  • Уэлчман, Гордон (1997) [1982], История «Хижина шесть»: Взлом кодов «Энигмы» , Клеобери Мортимер, Шропшир: M & M Baldwin, ISBN 0-947712-34-8
  • "Mind of a Codebreaker", сопутствующий веб-сайт к "Decoding Nazi Secrets", первоначально транслировавшемуся 9 ноября 1999 года. Часть первая и часть вторая. (Содержит похожий материал по теме Herivel Tip to Smith, 1998).
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=John_Herivel&oldid=1253693972"