Кіріспе

Алан Тьюринг екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жасаған криптоаналитикалық процесі – Банбуризм. Банбуризм – екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Алан Тьюрингтің Ұлыбританиядағы Блетчли Паркте дамытқан криптоаналитикалық процесі. Ол Блетчли Парктің 8-ші бөліміне Энигма машиналарында шифрланған неміс Кригсмаринінің (теңіз күштерінің) хабарларын бұзуға көмектесу үшін қолданылды. Процесс Энигма машинасының мүмкін болатын параметрлері туралы мәліметтерді алу үшін тізбекті шартты ықтималдықты пайдаланды. Осының нәтижесінде Тьюринг гипотезаның дұрыстығын бағалау үшін «тыйым салу» (ban) деген өлшемді ойлап тапты. Бұл ұғым кейіннен Тьюрингерияда және Лоренц шифрын бұзуға қолданылған басқа барлық әдістерде пайдаланылды.

Шолу

Банбуризмнің мақсаты – Энигма машинасының оң және ортаңғы доңғалақтарын анықтау арқылы электромеханикалық «Бомба» машиналарына қажетті уақытты қысқарту еді. 8-ші бөлімше осы процедураны екі жыл бойы үзбей орындады, тек 1943 жылы жеткілікті «Бомба» жұмыс уақыты қолжетімді болғанда ғана тоқтатты. Банбуризм – поляк криптоаналитігі Ежи Рожицкий ойлап тапқан «сағат әдісінің» жетілдірілген түрі болды. Хью Александр Банбуристердің арасындағы ең біліктісі деп есептелді. Ол және И. Дж. Гуд осы процесті жұмыс емес, зихи ойын деп қарастырды. Ол «тынышсыздандырмайтын, бірақ тривиальды емес» еді.

Тарих

1939 жылдың қыркүйегінде Блетчли Паркке келгеннен кейін алғашқы айларда Алан Тьюринг Кригсмарин Энигма сигналдарының хабарлама параметрлері жалпы Грундстаунге (роторлардың бастапқы орны) шифрланғанын, содан кейін биграмма және триграммалық іздеу кестесімен қосымша шифрланғанын дұрыс анықтады. Бұл триграммалық кестелер Кеннгруппенбух (К кітабы) деп аталатын кітапта сақталған. Бірақ биграмма кестелері болмағандықтан, 8-ші бөлім хабарламаларға шабуыл жасай алмады. Нарвик шабуылынан кейін жаңа үлкен жетістікке қол жеткізілді: 1940 жылдың 26 сәуірінде Солтүстік теңізде Норвегияның Нарвикке бет алған, жасырын қарулы траулер «Поларес» ұсталды. Немістердің барлық шифрлау құжаттарын жоюға уақыты болмады, ал қолға түскен материалдар индикаторлық жүйенің нақты түрін, 23 және 24 сәуірдегі плагиндік қосылымдарды және Грундстаунды, сондай-ақ операторлардың журналын көрсетті. Журналда 25 және 26 сәуірдегі жұпталған ашық мәтін мен шифрланған хабарламаның үлкен бөлігі болды. Биграмма кестелерінің өзі қолға түспеді, бірақ 8-ші бөлім параметрлер тізімін пайдаланып 22-27 сәуір аралығында ұсталған барлық Кригсмарин хабарларын ретроспективті түрде оқуға мүмкіндік алды. Бұл оларға биграмма кестелерін ішінара қайта құруға және 30 сәуірден бастап Кригсмарин хабарламаларына шабуыл жасау үшін Банбуризмді пайдаланудың алғашқы әрекеттерін жасауға жол ашты. Жарамды күндер – кем дегенде 200 хабарлама алынған және индикаторларды ішінара биграмма кестелері шеше алған күндер. Алғашқы бұзылған күн 1940 жылдың 8 мамыры болды, содан кейін бұл жетістікті жеткізген криптоаналитик Хью Фосс құрметіне «Фосс күні» деп аталатын болды. Бұл жұмыс сол жылдың қарашасына дейін жалғасты, сол кезде ақпарат өте ескірген, бірақ Банбуризм жұмыс істей алатынын көрсетті. Сонымен қатар, бұл 14 сәуір мен 26 маусымда бұзылған биграмма кестелерінің көп бөлігін қайта құруға мүмкіндік берді. Алайда, Кригсмарин 1 шілдеде биграмма кестелерін өзгертті. 1940 жылдың соңына қарай Банбуризм бағалау жүйесінің теориясының көп бөлігі әзірленді. 1941 жылдың 3 наурызында траулер «Кребс»-тен алынған бірінші Лофотен шабуылы ақпан айының толық кілттерін ұсынды, бірақ биграмма кестелері немесе К кітабы болған жоқ. Бұл нәтиже статистикалық бағалау жүйесін жетілдіруге мүмкіндік берді, сондықтан Банбуризм 1943 жылдың ортасына дейін Кригсмарин Энигмасына қарсы стандартты процедураға айналды. Әдетте екі хабарламаның индикаторлары ешқашан бірдей болмайтын, бірақ хабарламаның ортасында роторлардың орналасуы басқа хабарламаның роторларының бастапқы орналасуымен сәйкес келуі мүмкін. Осылайша екі хабарламаның бір-бірімен қабаттасқан бөліктері тереңде болды. Банбуризмнің қағидасы салыстырмалы түрде қарапайым (және ол кездейсоқтық индексіне ұқсас көрінеді). Егер ағылшын немесе неміс тілінде екі сөйлем бір-бірінің үстіне жазылса және бір хабарламадағы әріптің екінші хабарламадағы әріппен қанша рет сәйкес келетіні саналып, егер сөйлемдер кездейсоқ әріптер тізбегі болса, онда сәйкестіктер көбірек болады. Кездейсоқ тізбекте жеке әріптердің қайталану жиілігі 26 әріптен 1-і (шамамен 3,8%), ал Германия әскери-теңіз күштерінің хабарламаларында бұл көрсеткіш 17 әріптен 1-і (шамамен 5,9%) деп есептелді. Егер екі хабарлама тереңде болса, онда сәйкестіктер жай мәтіндегідей болады. Алайда, егер хабарламалар тереңде болмаса, онда екі шифрленген мәтін кездейсоқ болғандай салыстырылады, бұл 26-дан 1-ге дейін қайталану жиілігін береді. Бұл шабуылшыға екі хабарламаны алуға мүмкіндік береді, олардың индикаторлары үшінші таңбада ғана өзгеше болады, және оларды бір-біріне қатысты жылжытып, олардың тереңде қай жерде сәйкес келетінін көрсететін қайталану үлгісін іздеуге мүмкіндік береді. Екі хабарламаны қайталап табу үшін салыстыруды жеңілдету үшін хабарламаларды хабардың ұзындығына байланысты бірнеше метрге (м) дейін ені бар жұқа карточкаларға перфорациялауға болады. Карточкадағы бағананың жоғарғы жағындағы тесік сол жерде «А» әрпін, ал төменгі жағындағы тесік «Z» әрпін білдіреді. Екі хабарлама карточкасы жарық қорабына қойылды және жарық сәулесінен жарық өткен жерде қайталану болды. Бұл қайталануларды анықтауды және санауды жеңілдетті. Карточкалар Оксфордширдегі Банбериде басылды. Олар Блетчли Паркте «банбюри» деп аталды, сондықтан оларды пайдалану процедурасы Банбуризм деп аталды. Скричмус процедурасын қолдану (төменде қараңыз) оң ротордың мүмкіндігі туралы ақпарат береді.

Ортаңғы дөңгелек

Соңғы дөңгелек анықталғаннан кейін, осы принциптер ортаңғы роторды өңдеуге де қолданылуы мүмкін, бірақ бір айырмасы бар: іздеу тек бірінші индикатор әрпін ортақтайтын хабарлама жұптарындағы үлестіктерді табуға бағытталған, сондықтан үлестіктер 650 символға дейін арақашықтықта болуы мүмкін. Мұндай жұмысты қолмен орындау мүмкін емес болғандықтан, BP хабарламаларды 80 бағанды карточкаларға түсіріп, тетраграммалардың қайталануын немесе одан да жақсы нәрсені табу үшін Холлерит машиналарын пайдаланды. Бұл оларға жарық жәшіктерінде қандай «банбурилерді» орнату керектігін (қандай үлестіктермен бірге) және бүкіл қайталану үлгісін бағалауға көмектесті. Ортаңғы дөңгелектің ықтимал үлестіктері анықталғаннан кейін, 8-ші бөлімше соңғы дөңгелек үшін жоғарыда көрсетілгендей, ортаңғы дөңгелек үшін әріп тізбектерін құрастыра алды. Бұл өз кезегінде (Scritchmus-тан кейін) кем дегенде жартылай ортаңғы дөңгелек әліпбиін береді, және айналу туралы білімді пайдалана отырып, ортаңғы дөңгелек үшін ротордың кейбір ықтимал нұсқаларын жоюға болады (соңғы дөңгелек анықталғанда жасалғандай). Оң және ортаңғы дөңгелектердің ықтимал комбинациялары күніне бомбалық шабуылдардың тізбегін анықтауға мүмкіндік берді, бұл 336 мүмкін жағдайдан едәуір азайды.