Блетчли Паркте жасалған кодты бұзу құрылғысы

Кіріспе

Кодты бұзуға арналған құрылғы Блетчли Паркте (Ұлыбритания) жасалған.

Блетчли Паркте қолданылған шифрды түсіру құрылғысы.

Бомба (/UK//b//ɒ//m//b/) – екінші дүниежүзілік соғыс кезінде британ криптологтарының неміс «Энигма» машинасының шифрланған құпия хабарламаларын түсіруге көмектескен электромеханикалық құрылғы. АҚШ Әскери-теңіз күштері мен АҚШ армиясы кейіннен бірдей функционалдық сипаттамаларға сәйкес келетін өз машиналарын жасады, бірақ олар бір-бірінен, сондай-ақ поляк және британ бомбаларынан өзгеше болды. Британ бомбасы Польшадағы Шифр бюросында (Biuro Szyfrów) криптолог Мариан Реевски жасаған «bomba» (bomba kryptologiczna) деп аталатын құрылғыдан дамытылды. Ол бұл және одан бұрынғы машиналарын пайдаланып, соңғы жеті жыл бойы неміс «Энигма» хабарламаларын бұзып келген. Британ бомбасының бастапқы дизайны 1939 жылы Алан Тьюрингтің Блетчли Парктегі Ұлыбритания Үкіметтік Кодтар және Шифрлау мектебінде (GC&CS) жасалды, ал 1940 жылы Гордон Уэлчман маңызды жетілдірулер енгізді. Инженерлік жобалау және құрылыс жұмыстарын британдық Tabulating Machine Company компаниясының Харольд Кин жүзеге асырды. Бірінші бомба, «Жеңіс» кодолық атымен, 1940 жылдың наурыз айында орнатылды, ал Уэлчманның жаңа дизайнын қамтитын екінші нұсқасы, «Agnus Dei» немесе «Agnes», 1940 жылдың тамызында жұмыс істеді. Бомба неміс әскери желілеріндегі «Энигма» машиналарының күнделікті параметрлерін анықтау үшін жасалған: атап айтқанда, қолданылып жүрген роторлар жиынтығы және олардың машинадағы орналасуы; хабарлама үшін роторлардың бастапқы орналасуы – хабарлама кілті – және плагиннің сымдарының бірі.

Энигма машинасы

Энигма – құпия хабарларды шифрлау және шешу үшін қолданылатын электромеханикалық роторлық машина. Ол 1920 жылдары Германияда жасалды. Пернетақтадан лампаға дейінгі электр жолдарының үнемі өзгеруі полиалфавиттік алмастыру шифрын іске асырады, бұл қарапайым мәтінді шифрлы мәтінге және керісінше түрлендіреді. Энигманың шифрлау құрылымында әр жағында 26 электрлік контактісі бар роторлар бар, олардың сымдары токты екі жақтағы әртүрлі орынға бағыттайды. Пернетақтадағы түйме басылғанда, электр тогы шифрлендіргіштің оң жақ шетіндегі кіріс барабаны арқылы, содан кейін роторлар жиынтығы арқылы, айналдыру барабанына (немесе рефлекторға) өтеді, ол токты роторлар мен кіріс барабаны арқылы кері қайтарады және лампалардың бірін жарықтандыру үшін шығарады. Әр түйме басылғанда оң жақ немесе «жедел» ротор бір позицияға жылжиды, бұл шифрлауды өзгертеді. Сонымен қатар, әрбір айналымда оң жақ ротор ортаңғы ротордың жылжуына себеп болады; ортаңғы ротор да сол сияқты сол жақ (немесе «баяу») ротордың жылжуына себеп болады. Әр ротордың орны терезе арқылы көрінетін әліпби әрпімен көрсетіледі. Энигма операторы роторларды қолмен бұрып, хабарламаны шифрлау немесе шешу үшін бастапқы позицияны орнатады. Роторлардың бастапқы орнын көрсететін үш әріптік тізбек «хабарлама кілті» болып табылады. Үш ротордың жиынтығында 26³ = 17 576 түрлі хабарлама кілті және әртүрлі позициялар бар. Машинаның қақпағын ашып, қысым таяқшасын босату арқылы машинадан үш ротордың жиынтығын алып тастауға және олардың реттілігін (Блетчли Паркте «дөңгелек тәртібі» деп аталады) өзгертуге болады. 17 576 санын алты мүмкін дөңгелек тәртібімен көбейту 105 456 түрлі жолмен шифрлендіргішті орнатуға мүмкіндік береді. 105 456 үлкен сан болғанымен, ол қауіпсіздікті қамтамасыз етпейді. Күшпен бұзуға талпыну мүмкін: 1000 түрлі ротор параметрлерін қолдана отырып, хабарламаны шешуге тырысатын 100 кодты клеркті пайдалануды көзге елестетуге болады. Поляктар ротор позицияларын оңай табу үшін карта каталогтарын жасады; Ұлыбритания «EINS» (бір деген неміс сөзі) каталогтарын жасады. Сонымен қатар, аз қарқынды әдістер де болды. Егер күні бойындағы барлық хабарлама трафигі ротордың бір бастапқы позициясын қолданса, онда әр позиция үшін жиілік талдауы полиалфавиттік алмастыруларды қалпына келтіре алады. Егер әртүрлі ротор бастапқы позициялары қолданылса, онда хабарламаның үстіне жатқан бөліктерін сәйкес келу индексін пайдаланып табуға болады. Роторлардың сымдарын білген жағдайда көптеген ірі державалар (немістер де соның ішінде) Энигма трафигін бұзуға қабілетті. Неміс әскері Энигманың нашар екенін білген. 1930 жылы неміс армиясы қосымша қауіпсіздік мүмкіндігін енгізді – плагин тақтасын (неміс тілінде Steckerbrett; әр плагин – Stecker, ал британдық криптологтар да осы сөзді қолданды), ол ротор рефлектор жүйесі арқылы өтуге дейін де, кейін де әріптерді бұрмалады. Энигма шифрлауы – өзіне кері функция, яғни ол әріптерді өзара алмастырады: егер A әрпі R әрпіне айналса, онда R әрпі A әрпіне айналады. Плагин тақтасының түрленуі өзіне кері қасиетін сақтады, бірақ ротор позицияларынан айырмасы, плагин тақтасының сымдары шифрлау кезінде өзгермейді. Бұл реттелілік Велчманның «диагональды тақтасымен» бомбаны жақсартуға пайдаланылды, бұл оның тиімділігін арттырды. Алты плагин сымы қолданылғанда (14 әріпті «қосылмаған» қалдыра отырып), плагин тақтасын орнатудың 100 391 791 500 мүмкін жолы болды. Криптоанализшілер үшін машинаның маңызды ерекшелігі, және шын мәнінде Энигманың әлсіз тұсы, шифрлендіргіштегі рефлектор әріптің өзіне шифрлануына жол бермейтін еді. Сондықтан, кез келген позицияда ұсынылған қарапайым мәтін мен шифрланған мәтіндегі бірдей әріпті беруге болатын кез келген болжамды шешімді жоюға болады. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін немістер әскери Энигма машиналарын бірінен соң бірі жетілдірді. 1939 жылдың қаңтарына қарай қосымша роторлар енгізілді, сондықтан үш ротор бес жиынтықтан таңдалды (осыдан кейін 60 мүмкін дөңгелек тәртібі болды) армия мен әуе күштерінің Энигмалары үшін, ал теңіз машиналарын үшін сегіздің үшеуі (336 мүмкін дөңгелек тәртібі). Сонымен қатар, плагин тақтасында он сым қолданылып, тек алты әріп қалдырылды. Бұл әуе күштері мен армияның Энигмаларын 1,5×10¹⁹ жолмен орнатуға болады дегенді білдірді. 1941 жылы неміс теңіз флоты U- қайықтарымен байланыс үшін айналдырылатын рефлекторлы (M4 немесе Төрт роторлы Энигма) Энигма нұсқасын енгізді. Оны 1,8×10²⁰ түрлі жолмен орнатуға болады. Бұл қосымша роторға орын беру үшін жұқа рефлектор дизайнымен үйлесімді болды. «Тритон» машинасы үш роторлы машиналармен қажет болғанда үйлесімді болатындай етіп жасалған: қосымша «төртінші» роторлардың бірі, «бета», жұқа «B» рефлекторымен жұптасқанда және ротор мен сақина «A» әрпіне орнатылғанда, жұп «B» рефлекторымен үш роторға айналды. Одақтастар үшін, 1941 жылдың желтоқсанында, машина ресми пайдалануға түспей тұрып, суасты қайығы төртінші роторды дұрыс емес позицияда жіберді, содан кейін үш роторлы машинаны имитациялау үшін роторды дұрыс позицияда қайта жіберді. 1942 жылдың ақпанында қолданылатын роторлар санының өзгеруі ресмиланды, және одақтастардың неміс суасты қайықтарының хабарламаларын оқу қабілеті, плендеуден алынған U- қайықтың бір фрагменті төрт роторлы машинаның үш роторлы машинаны имитациялау қабілетін ғана емес, сонымен қатар төртінші ротор хабарлама кезінде жылмайтынын көрсеткенге дейін тоқтатылды. Бұл, жоғарыда айтылған қайта жіберумен бірге, кодты бұзушыларға «бета» және «гамма» төртінші роторларының сымдарын анықтауға мүмкіндік берді. 1942 жылдың бірінші жартысы неміс U- қайықтары үшін «Екінші бақытты уақыт» болды, олар АҚШ соғысқа дайындықсыз кіргендіктен, суастына қарсы соғыс (ASW) ұшақтары, кемелері, кадрлары, доктринасы және ұйымы жетіспегендіктен, одақтас кемелерге шабуыл жасауда жаңа табысқа жетті. Сонымен қатар, жаңа Энигманың қауіпсіздігі және немістердің Одақтас конвой хабарламаларын оқу қабілеті, теңіз шифры №3-те жіберілген, олардың табысына үлес қосты. 1942 жылдың қаңтарынан наурызға дейін неміс суасты қайықтары АҚШ-тың шығыс жағалауында 216 кемені батырды. 1942 жылдың мамырында АҚШ конвой жүйесін пайдалана бастады және жағалау қалаларын қараңғыландыруды талап етті, сонда кемелер шамдарына қарсы көрінбейді, бірақ бұл Одақтас кемелері үшін қауіпсіздікті сәл ғана жақсартты. Одақтастардың үш ай бойы шифрын өзгертуден бас тартуы, сондай-ақ Одақтас хабарламаларында Энигманы шешудің тікелей нәтижелері болмауы (тіпті хабарламаларды шешуде екендерін айту болмады) немістерге олардың хабарламалары қауіпсіз деп сендірді. Керісінше, Одақтастар немістердің теңіз шифрын дерлік бірден бұзғанын Энигманы шешу арқылы білді, бірақ шифрды өзгертудегі кешігу салдарынан көптеген кемелерді жоғалтты.

The Enigma is an electro mechanical rotor machine used for the encryption and decryption of secret messages. It was developed in Germany in the 1920s. The repeated changes of the electrical pathway from the keyboard to the lampboard implement a polyalphabetic substitution cipher, which turns plaintext into ciphertext and back again. The Enigma's scrambler contains rotors with 26 electrical contacts on each side, whose wiring diverts the current to a different position on the two sides. When a key is pressed on the keyboard, an electric current flows through an entry drum at the right hand end of the scrambler, then through the set of rotors to a reflecting drum (or reflector) which turns it back through the rotors and entry drum, and out to illuminate one of the lamps on the lampboard. At each key depression, the right hand or "fast" rotor advances one position, which causes the encipherment to change. In addition, once per rotation, the right hand rotor causes the middle rotor to advance; the middle rotor similarly causes the left hand (or "slow") rotor to advance. Each rotor's position is indicated by a letter of the alphabet showing through a window. The Enigma operator rotates the wheels by hand to set the start position for enciphering or deciphering a message. The three letter sequence indicating the start position of the rotors is the "message key". There are 263 17,576 different message keys and different positions of the set of three rotors. By opening the lid of the machine and releasing a compression bar, the set of three rotors on their spindle can be removed from the machine and their sequence (called the "wheel order" at Bletchley Park) altered. Multiplying 17,576 by the six possible wheel orders gives 105,456 different ways that the scrambler can be set up. Although 105,456 is a large number, it does not guarantee security. A brute force attack is possible: one could imagine using 100 code clerks who each tried to decode a message using 1000 distinct rotor settings. The Poles developed card catalogs so they could easily find rotor positions; Britain built "EINS" (the German word for one) catalogs. Less intensive methods were also possible. If all message traffic for a day used the same rotor starting position, then frequency analysis for each position could recover the polyalphabetic substitutions. If different rotor starting positions were used, then overlapping portions of a message could be found using the index of coincidence. Many major powers (including the Germans) could break Enigma traffic if they knew the rotor wiring. The German military knew the Enigma was weak. In 1930, the German army introduced an additional security feature, a plugboard (Steckerbrett in German; each plug is a Stecker, and the British cryptologists also used the word) that further scrambled the letters, both before and after they passed through the rotor reflector system. The Enigma encryption is a self inverse function, meaning that it substitutes letters reciprocally: if A is transformed into R, then R is transformed into A. The plugboard transformation maintained the self inverse quality, but the plugboard wiring, unlike the rotor positions, does not change during the encryption. This regularity was exploited by Welchman's "diagonal board" enhancement to the bombe, which vastly increased its efficiency. With six plug leads in use (leaving 14 letters "unsteckered"), there were 100,391,791,500 possible ways of setting up the plugboard. An important feature of the machine from a cryptanalyst's point of view, and indeed Enigma's Achilles' heel, was that the reflector in the scrambler prevented a letter from being enciphered as itself. Any putative solution that gave, for any location, the same letter in the proposed plaintext and the ciphertext could therefore be eliminated. In the lead up to World War II, the Germans made successive improvements to their military Enigma machines. By January 1939, additional rotors had been introduced so that three rotors were chosen from a set of five (hence there were now 60 possible wheel orders) for the army and air force Enigmas, and three out of eight (making 336 possible wheel orders) for the navy machines. In addition, ten leads were used on the plugboard, leaving only six letters unsteckered. This meant that the air force and army Enigmas could be set up in 1.5×1019 ways. In 1941 the German navy introduced a version of Enigma with a rotatable reflector (the M4 or Four rotor Enigma) for communicating with its U boats. This could be set up in 1.8×1020 different ways. This was coupled with a thinner reflector design to make room for the extra rotor. The Triton was designed in such a way that it remained compatible with three rotor machines when necessary: one of the extra 'fourth' rotors, the 'beta', was designed so that when it was paired with the thin 'B' reflector, and the rotor and ring were set to 'A', the pair acted as a 'B' reflector coupled with three rotors. Fortunately for the Allies, in December 1941, before the machine went into official service, a submarine accidentally sent a message with the fourth rotor in the wrong position, and then retransmitted the message with the rotor in the correct position to emulate the three rotor machine. In February 1942 the change in the number of rotors used became official, and the Allies' ability to read German submarines' messages ceased until a snatch from a captured U boat revealed not only the four rotor machine's ability to emulate a three rotor machine, but also that the fourth rotor did not move during a message. This along with the aforementioned retransmission eventually allowed the code breakers to figure out the wiring of both the 'beta' and 'gamma' fourth rotors. The first half of 1942 was the "Second Happy Time" for the German U boats, with renewed success in attacking Allied shipping, as the US had just entered war unprepared for the onslaught, lacking in anti submarine warfare (ASW) aircraft, ships, personnel, doctrine and organization. Also, the security of the new Enigma and the Germans' ability to read Allied convoy messages sent in Naval Cipher No. 3 contributed to their success. Between January and March 1942, German submarines sank 216 ships off the US east coast. In May 1942 the US began using the convoy system and requiring a blackout of coastal cities so that ships would not be silhouetted against their lights, but this yielded only slightly improved security for Allied shipping. The Allies' failure to change their cipher for three months, together with the fact that Allied messages never contained any raw Enigma decrypts (or even mentioned that they were decrypting messages), helped convince the Germans that their messages were secure. Conversely, the Allies learned that the Germans had broken the naval cipher almost immediately from Enigma decrypts, but lost many ships due to the delay in changing the cipher.

Құрылымы

Бомба – бірнеше Энигма машиналарының әрекетін бір-бірімен байланыстырған электромеханикалық құрылғы. Стандартты неміс Энигмасында кез келген уақытта әрқайсысы 26 позицияға орнатылатын үш ротордың жиынтығы қолданылған. Стандартты британдық бомбада 36 Энигма эквиваленті бар, әрқайсысында Энигма роторлары сияқты шифрлау эффектін тудыру үшін сымдармен жабдықталған үш барабан бар. Бір бомба бір мезгілде екі-үш жұмыс атқара алады. Әр жұмыстың әртүрлі дөңгелектердің ретімен салыстырылатын «менюі» болады. Егер менюде 12 немесе одан аз әріп болса, бір бомбада үш түрлі дөңгелек ретін орындауға болады; егер 12 әріптен көп болса, тек екеуі. Энигма роторларын модельдеу үшін бомбаның әрбір ротор барабанында екі толық контактілер жиынтығы болды, біреуі рефлекторға кіру үшін, екіншісі рефлектордан шығу үшін, сондықтан шағылысқан сигнал бөлек контактілер жиынтығы арқылы кері өтуі мүмкін. Әр барабанда 104 сымдық щеткалар бар, олар жүктелген тақтамен байланысады. Тақтадағы щеткалар мен сәйкес контактілер жиынтығы 26 бірлікте төрт концентрлі шеңберге орналастырылған. Сыртқы шеңберлер жұбы (кіріс және шығыс) Энигмадағы токқа, криптограф арқылы бір бағытта өтетіндей, ал ішкі жұп – кері бағытта өтетін токқа тең. Барабандағы екі кіріс және шығыс контактілері арасындағы өзара байланыстар тиісті Энигма роторының байланыстарына ұқсас болды. Үш кіріс/шығыс пластинасының ішкі екі жиегі арасында тұрақты сымдар болды. Содан кейін тізбек сол жақтағы соңғы панельде орналасқан плагинге жалғасты, ол Энигма рефлекторын имитациялап, содан кейін сыртқы жұп контакті арқылы кері қайталанады. «Екі ұшты Энигма» машинасының екі шетінде де 26 сымды кабельді қосуға болатын ұялар бар еді. Бомба барабандары үштің жоғарғысы Энигма шифрлаушының сол жақ роторын, ортаңғысы ортаңғы роторын, ал төменгісі оң жақ роторын имитациялаған. Жоғары барабандар электр қозғалтқышымен синхронды түрде айналдырылды. Жоғары барабандардың әрбір толық айналымы үшін ортаңғы барабандар бір позицияға жылдырылды, сондай-ақ ортаңғы және төменгі барабандар үшін, 3 роторлы Энигма шифрлаушының 26 × 26 × 26 = 17,576 позициясын құрады. Барабандар Энигма роторын имитациялайтын түстермен кодталған: I – қызыл; II – қоңыр; III – жасыл; IV – сары; V – қоңыр; VI – кобальт (көк); VII – қара; VIII – күміс. Роторлардың әрбір позициясында 26 сымның әрқайсысынан электр тогы өтеді немесе өтпейді, бұл бомбаның салыстыру блогында тексеріледі. Көптеген позицияларда тест логикалық қайшылыққа алып келіп, осы параметрді жоққа шығарады. Егер тест қайшылыққа әкелмесе, машина тоқтайды. Оператор содан кейін тесттен өткен нүктені тауып, индикатор барабандарының және индикатордың оң жақтағы панельдегі орналасуын оқып, кандидатты шешімді жазады. Содан кейін оператор жұмысты қайта бастайды. Кандидатты шешімдер, «тоқтатулар» деп аталатын, мүмкіндігінше көп жалған тоқтатуларды жою үшін одан әрі өңделді. Әдетте, дұрыс бомба табылмай тұрып, көптеген жалған тоқтатулар болады. Дөңгелектердің ретіне арналған кандидатты шешімдер кең криптоаналитикалық жұмыстарға жатады. Бұл қадам сайын жалған тоқтатуларды жоюға, плагиннің байланыстарын құруға және ротор алфавиті сақиналарының орналасуын анықтауға мүмкіндік берді. Ақырында, нәтиже Энигманы имитациялаған Typex машинасымен тексеріледі, шифрлау неміс тіліндегі мәтінді береді ме, жоқ па, соны анықтау үшін.

The bombe was an electro mechanical device that replicated the action of several Enigma machines wired together. A standard German Enigma employed, at any one time, a set of three rotors, each of which could be set in any of 26 positions. The standard British bombe contained 36 Enigma equivalents, each with three drums wired to produce the same scrambling effect as the Enigma rotors. A bombe could run two or three jobs simultaneously. Each job would have a 'menu' that had to be run against a number of different wheel orders. If the menu contained 12 or fewer letters, three different wheel orders could be run on one bombe; if more than 12 letters, only two. In order to simulate Enigma rotors, each rotor drum of the bombe had two complete sets of contacts, one for input towards the reflector and the other for output from the reflector, so that the reflected signal could pass back through a separate set of contacts. Each drum had 104 wire brushes, which made contact with the plate onto which they were loaded. The brushes and the corresponding set of contacts on the plate were arranged in four concentric circles of 26. The outer pair of circles (input and output) were equivalent to the current in an Enigma passing in one direction through the scrambler, and the inner pair equivalent to the current flowing in the opposite direction. The interconnections within the drums between the two sets of input and output contacts were both identical to those of the relevant Enigma rotor. There was permanent wiring between the inner two sets of contacts of the three input/output plates. From there, the circuit continued to a plugboard located on the left hand end panel, which was wired to imitate an Enigma reflector and then back through the outer pair of contacts. At each end of the "double ended Enigma", there were sockets on the back of the machine, into which 26 way cables could be plugged. The bombe drums were arranged with the top one of the three simulating the left hand rotor of the Enigma scrambler, the middle one the middle rotor, and the bottom one the right hand rotor. The top drums were all driven in synchrony by an electric motor. For each full rotation of the top drums, the middle drums were incremented by one position, and likewise for the middle and bottom drums, giving the total of 26 × 26 × 26 = 17,576 positions of the 3 rotor Enigma scrambler. The drums were colour coded according to which Enigma rotor they emulated: I red; II maroon; III green; IV yellow; V brown; VI cobalt (blue); VII jet (black); VIII silver. At each position of the rotors, an electric current would or would not flow in each of the 26 wires, and this would be tested in the bombe's comparator unit. For a large number of positions, the test would lead to a logical contradiction, ruling out that setting. If the test did not lead to a contradiction, the machine would stop. The operator would then find the point at which the test passed, record the candidate solution by reading the positions of the indicator drums and the indicator unit on the Bombe's right hand end panel. The operator then restarted the run. The candidate solutions, stops as they were called, were processed further to eliminate as many false stops as possible. Typically, there were many false bombe stops before the correct one was found. The candidate solutions for the set of wheel orders were subject to extensive further cryptanalytical work. This progressively eliminated the false stops, built up the set of plugboard connections and established the positions of the rotor alphabet rings. Eventually, the result would be tested on a Typex machine that had been modified to replicate an Enigma, to see whether that decryption produced German language.

Автоматтандырылған шегерім

Бұл логикалық қорытындыларды автоматтандыру үшін бомба электрлік схема түрінде құрастырылды. Ток схема бойынша дерлік бірден ағып өтіп, сол позицияда жасалуы мүмкін барлық логикалық қорытындыларды көрсетті. Бұл схеманы құру үшін бомба бірнеше Enigma роторлары жиынтығын қолданды, олар крипттен алынған мәзірдегі нұсқауларға сәйкес біріктірілді. Әрбір Enigma машинасы 26 кіріс және 26 шығысқа ие болғандықтан, көшірме Enigma жиынтықтары 26 сымды кабельдер арқылы бір-бірімен байланыстырылды. Сонымен қатар, әрбір Enigma жиынтығы роторының орнатылуы крипттегі орнына байланысты бірнеше позицияға ығыстырылды; мысалы, крипттегі бесінші әріпке сәйкес Enigma жиынтығы, бірінші әріпке сәйкес жиынтықтан төрт позицияға алға жылдырылды.

Іс жүзінде

Практикалық бомбалар Энигма машинасының мүмкін болатын конфигурациялары туралы бірнеше гипотезаларды, мысалы, роторлардың стектегі ретін тексеру үшін бірге айналатын бірнеше ротор жиынтығын пайдаланды. Тьюрингтің бомбасы теориялық тұрғыдан жұмыс істесе де, жеткілікті түрде көп сандардағы параметрлерді жоққа шығару үшін өте ұзын мәтіндік үлгілерді қажет етті. Гордон Уэлчман Энигманың «штекер» симметриясын пайдалану арқылы бомбаның қуатын арттырудың жолын тапты. Оның ұсынысы – диагональды тақта деп аталатын қосымша құрылғы, ол бомбаның тиімділігін одан әрі жақсартты.

АҚШ әскери-теңіз флотының бомбасы

Полковник Джон Тилтман, кейін Блетчли Паркте директордың орынбасары болған, 1942 жылдың сәуірінде АҚШ Әскери-теңіз флоты криптоанализ кеңсесіне (OP 20 G) барып, Американың U-кемелер трафигін шифрдан шығарудағы маңызды мүддесін мойындады. Шұғыл қажеттілік, британдық инженерлік жүктемеге күмән және баяу прогресс АҚШ-ты 1942 жылдың шілдесінде Блетчли Паркте АҚШ Әскери-теңіз лейтенанттары Роберт Эли мен Джозеф Эухус алған толық сызбалар мен сымдар схемаларына негізделген Әскери-теңіз бомбасының жобаларын зерттеуге итермеледі. 1942 жылдың 3 қыркүйегінде Әскери-теңіз флотын дамытуға 2 миллион долларлық қаржы сұралып, келесі күні мақұлданды. 1942 жылдың қыркүйегінде командир Эдвард Трэвис, директордың орынбасары және Франк Бирч, неміс Әскери-теңіз бөлімінің бастығы Блетчли Парктен Вашингтонға сапар шекті. 1942 жылдың 2 қазанында АҚШ Әскери-теңіз коммуникация директоры Карл Фредерик Холденмен бірге олар UK:US келісімін жасады, бұл келісім "BRUSA-дан UKUSA келісімінің алдағысы болуға лайық" деп танылды, себебі ол "екі ел арасындағы ерекше Sigint қарым-қатынасын орнатуға жасалған" алғашқы келісім болды және "UKUSA үшін үлгі болды, себебі Құрама Штаттар одақтағы басты серіктес еді". Ол Блетчли Парк пен OP 20 G арасында "толық ынтымақтастық" қарым-қатынасын орнатты. Жедел бомба мәселесіне толыққанды электрондық шешім қарастырылды, бірақ тәжірибелік себептермен қабылданбады, соның салдарынан Огайо штатының Дейтон қаласындағы Ұлттық кассалық тіркелім корпорациясымен (NCR) келісімшарт жасалды. Осылайша АҚШ Әскери-теңіз есептеу машиналарын жасау зертханасы құрылды. Инженерлік әзірлемелерді NCR-дің Джозеф Деш басқарды. Алан Тьюринг, OP 20 G-ге меморандум жазған (шамамен 1941 жылы), 1942 жылдың желтоқсанында бомбалар мен оларды пайдалану әдістері туралы терең білімі болғандықтан, Вашингтондағы британдық Бірлескен штаб миссиясына жіберілді. Оған NCR компаниясы жасап жатқан бомбаларды және Bell Labs-те әзірленіп жатқан белгілі бір сөйлеу шифрлау жабдығының қауіпсіздігін тексеру тапсырылды. Ол OP 20 G-ге барды және 21 желтоқсанда Дейтон қаласындағы NCR-ге сапар шекті. Ол Банбуризм сияқты әдістерді қолдана отырып, әрбір мүмкін ротор реті үшін 336 бомба жасаудың қажеті жоқ екенін көрсетті. Алғашқы тапсырыс 96 машинаға дейін азайтылды. АҚШ Әскери-теңіз флотының бомбалары британдық бомбалар сияқты Энигма роторларын барабан арқылы бейнеледі. Олардың алдыңғы және артқы жағында сегізден Энигма эквиваленті болды. Жылдам барабан минутына 1725 айналыммен айналды, бұл ерте британдық бомбалардың жылдамдығынан 34 есе жоғары. Жоғары жылдамдықты тізбектерде термоиондық клапандар (вакуумдық түтіктер) – көбінесе тиратрондар – қолданылып, "тоқтатулар" электрондық түрде анықталды. "Тоқтату" табылған кезде машина баяулап, табылған орынға кері бұрылып, қайта іске қосылғанға дейін оны басып шығарды. 4 роторлы цикл шамамен 20 минут, ал 3 роторлы цикл шамамен 50 секундқа созылды. Әр машинаның ені 3 метр, биіктігі 2 метр, тереңдігі 1 метр, салмағы 2,5 тонна болды. Бірінші машина 1943 жылдың 3 мамырында аяқталып, сынақтан өтті. 22 маусымда "Адам" және "Ева" деп аталған алғашқы екі машина 9 және 10 маусымдағы офицерлік параметрлермен ерекше қиын неміс теңіз шифрын бұзды. 1941 жылы 8-ші бөлімшедегі Әскери-теңіз бөліміне қосылған П. Махон өзінің 1945 жылғы "8-ші бөлімшенің тарихы 1939-1945" атты ресми еңбегінде былай деп жазды: Бұл бомбалар Блетчли Парктегі және оның филиалдарындағы британдық бомбалардан жылдамырақ және жақын уақытта қолжетімді болды. Сондықтан олар 6-шы және 8-ші бөлімшелердің жұмысына да пайдаланылды. Александрдың "Неміс теңіз Enigma жұмысының криптографиялық тарихында" былай делінген: 1944 жылдың қыркүйегінде 121 бомба жасалғаннан кейін өндіріс тоқтатылды. АҚШ Әскери-теңіз флотының соңғы бомбасы АҚШ Ұлттық криптологиялық мұражайында қойылған. Музейдің бұрынғы кураторы Джек Инграм екінші бомбаның бар екендігі туралы естігенін және оны іздегенін, бірақ толыққанды таппағанын айтады. Ол әлі де бөлшектерге бөлініп сақталып, ашылуын күтіп тұр ма, әлде жоқ па, белгісіз.

Colonel John Tiltman, who later became Deputy Director at Bletchley Park, visited the US Navy cryptanalysis office (OP 20 G) in April 1942 and recognised America's vital interest in deciphering U boat traffic. The urgent need, doubts about the British engineering workload and slow progress, prompted the US to start investigating designs for a Navy bombe, based on the full blueprints and wiring diagrams received by US Naval Lieutenants Robert Ely and Joseph Eachus at Bletchley Park in July 1942. Funding for a full, $2 million, navy development effort was requested on 3 September 1942 and approved the following day. Commander Edward Travis, Deputy Director and Frank Birch, Head of the German Naval Section travelled from Bletchley Park to Washington in September 1942. With Carl Frederick Holden, US Director of Naval Communications they established, on 2 October 1942, a UK:US accord which may have "a stronger claim than BRUSA to being the forerunner of the UKUSA Agreement," being the first agreement "to establish the special Sigint relationship between the two countries," and "it set the pattern for UKUSA, in that the United States was very much the senior partner in the alliance." It established a relationship of "full collaboration" between Bletchley Park and OP 20 G.

An all electronic solution to the problem of a fast bombe was considered, but rejected for pragmatic reasons, and a contract was let with the National Cash Register Corporation (NCR) in Dayton, Ohio. This established the United States Naval Computing Machine Laboratory. Engineering development was led by NCR's Joseph Desch. Alan Turing, who had written a memorandum to OP 20 G (probably in 1941), was seconded to the British Joint Staff Mission in Washington in December 1942, because of his exceptionally wide knowledge about the bombes and the methods of their use. He was asked to look at the bombes that were being built by NCR and at the security of certain speech cipher equipment under development at Bell Labs. He visited OP 20 G, and went to NCR in Dayton on 21 December. He was able to show that it was not necessary to build 336 Bombes, one for each possible rotor order, by utilising techniques such as Banburismus. The initial order was scaled down to 96 machines. The US Navy bombes used drums for the Enigma rotors in much the same way as the British bombes. They had eight Enigma equivalents on the front and eight on the back. The fast drum rotated at 1,725 rpm, 34 times the speed of the early British bombes. 'Stops' were detected electronically using thermionic valves (vacuum tubes)—mostly thyratrons—for the high speed circuits. When a 'stop' was found the machine over ran as it slowed, reversed to the position found and printed it out before restarting. The running time for a 4 rotor run was about 20 minutes, and for a 3 rotor run, about 50 seconds. Each machine was 10 feet (3 m) wide, 7 feet (2 m) high, 2 feet (1 m) deep and weighed 2.5 tons. The first machine was completed and tested on 3 May 1943. By 22 June, the first two machines, called 'Adam' and 'Eve' broke a particularly difficult German naval cipher, the Offizier settings for 9 and 10 June. A P Mahon, who had joined the Naval Section in Hut 8 in 1941, reported in his official 1945 "History of Hut Eight 1939 1945":

These bombes were faster, and soon more available, than the British bombes at Bletchley Park and its outstations. Consequently, they were put to use for Hut 6 as well as Hut 8 work. In Alexander's "Cryptographic History of Work on German Naval Enigma", he wrote as follows. Production was stopped in September 1944 after 121 bombes had been made. The last manufactured US Navy bombe is on display at the US National Cryptologic Museum. Jack Ingram, former Curator of the museum, describes being told of the existence of a second bombe and searching for it but not finding it whole. Whether it remains in storage in pieces, waiting to be discovered, or no longer exists, is unknown.

АҚШ әскерінің бомбасы

АҚШ армиясының бомбалары физикалық тұрғыдан британдық және АҚШ әскери-теңіз күштерінің бомбаларынан мүлдем өзгеше болды. Оның құрылысы туралы келісім 1942 жылдың 30 қыркүйегінде Bell Labs компаниясымен жасалды. Машина 4 емес, 3 роторлы шифрларды талдауға арналған. Ол "003" немесе "Мадам Х" деп белгілі болды. Энигма роторларын көрсету үшін барабандарды пайдаланбады, оның орнына телефондық релелерді қолданды. Дегенмен, ол барабанды бомбалардың шеше алмайтын бір мәселені шеше алатын. Он бомбадан тұратын жиынтық барлығы 144 Энигма эквивалентінен құралды, олардың әрқайсысы шамамен 2 метр ұзындығы, 2 метр биіктігі және ені 7 футқа жуық болатын тіректе орналастырылған. 12 басқару станциясы болды, олар плагбордтар арқылы кез келген Энигма эквивалентін қажетті конфигурацияға орнатуға мүмкіндік берді. Роторлардың ретін өзгерту үшін барабандарды ауыстырудың қажеті болмады, оның орнына бұл өзгеріс басқыш түймелер арқылы шамамен жарты минутта орындалды. 3 роторлы шифрды бұзуға шамамен 10 минут уақыт кетті.

Бомбаны қайта құру

1994 жылы BCS Computer Conservation Society қоғамының Джон Харпер басқарган тобы бомбаның жұмыс істейтін көшірмесін жасау жобасын бастады. Жобаға егжей-тегжейлі зерттеу қажет болды және көшірме аяқталғанға дейін он үш жылдық еңбек жұмсалды, содан кейін ол Блетчли Парк мұражайында қойылды. 2009 жылғы наурыз айында ол Инженерлік мұра жүлдесін жеңіп алды. 2018 жылдың мамыр айында Бомбаның қайта құрастырылуы Блетчли Паркіндегі Ұлттық есептеу мұражайына көшірілді, ал жаңа галерея ресми түрде 2018 жылдың 23 маусымында қайта ашылды.