А вы знали, что в Бельгии есть курортный городок Спа? Туда ездили лечиться минеральной водой. Кроме нарицательного имени для процедур SPA, в марте 1918-го в Спа размещалась Ставка германского верховного командования. На тот момент на Западе шло последнее большое немецкое наступление в Первой мировой, в котором активно использовались радио и телеграф — а значит, всё это можно было перехватить. Правда тогда это мало кого заботило. В середине апреля в Спа привозят деревянный ящик. Человека, который его привёз, зовут Артур Шербиус. Машине, которую он покажет, предстоит долгая жизнь. Но это будет только через двадцать лет. А ближайшие семь лет Артур будет пытаться кому-нибудь эту машину продать... И почти всё это время у него ничего не будет получаться. Меня зовут Артём Ковальчук, и сегодня мы поговорим о ранних годах роторной шифровальной машины «Энигма». Кем же был человек, создавший «Энигму»? Артур Шербиус родился 30 октября 1878 года во Франкфурте-на-Майне, в семье коммерсанта. Учился электротехнике в Мюнхене, потом в Ганновере, в 1903-м закончил, а через год защитил диссертацию — и тема у неё, честно говоря, максимально далёкая от шифров: «Предложение по конструкции непрямого регулятора водяной турбины». После этого он честно работал на разные электротехнические фирмы в Германии и Швейцарии. В мире фундаментальной электротехники его имя навсегда запечатлено в термине «схема Шербиуса» — это изобретенный им способ регулирования скорости вращения мощных асинхронных электродвигателей, который активно применялся на заводах и в шахтных подъемниках. Да да, тех самых, что изобрел Никола Теста, о котором мы рассказывали в двух частях выпуска о Битве токов. Когда в 1914 году началась Первая мировая война, немецкая промышленность столкнулась с жесточайшим дефицитом цветных металлов и сырья из-за морской блокады Антанты. Шербиус, вероятно догадываясь, к чему все идет, в 1911 году вместе с партнером Рихардом Риттером основывает компанию, которая на русском звучала бы как-то так: “Дипломированный инженер Риттер и компания”, которая занималась разработкой и продажей бытовой электротехники. А во время войны Шербиус разрабатывает и патентует керамические радиаторы отопления и бытовые электрогрелки, в которых вместо дефицитного металла используются керамические нагревательные элементы. Это приносит фирме солидный доход и позволяет удержаться на плаву. В 1915 году Шербиуса призывают на службу в Имперские телеграфные войска. Вероятно именно там, наблюдая, как медленно и с какими ошибками шифровальщики обрабатывают вручную оперативные телеграммы, и при этом зная о регулярных перехватах сообщений союзниками, он загорается идеей это изменить. Спустя два года, Шербиус обращается в Военное министерство Германии с официальным предложением создать автоматический шифратор. Получив скромный аванс, он выкупает долю бизнеса у Риттера и регистрирует фирму ШЕрбиус унд РИттер” в берлинском районе Ванзе, где разворачивает исследовательскую лабораторию. Следующие восемь лет прошли в попытках изобретателя получить за этот заказ деньги. Как работала первоначальная идея Шербиуса? В основе электромеханического шифрования лежит идея шифровального диска, на западе также известного как ротор. Представьте себе плоский диск из изоляционного материала, например из бакелита, по окружности которого с обеих сторон расположены электрические контакты. У немецкого алфавита с учетом особенностей радиообмена было 26 букв (в первых патентах Шербиус использовал 25 контактов, но в первой коммерческой модели контактов было уже 28.. С левой стороны диска находится 26 входов, с правой — 26 выходов. Внутри диска проложена хаотичная «паутина» из изолированных медных проводов, соединяющая контакты левой стороны с контактами правой стороны в случайном порядке. Например, контакт **1** слева соединяется с контактом **15** справа, контакт **2** — с контактом **8**, и так далее. Когда оператор нажимает на клавиатуре букву **A**, электрический импульс подается на контакт **1** ротора, проходит по внутреннему проводу и выходит на контакте **15**, загорая на выходе лампочку с буквой **O**. Но волшебство Энигмы начинается дальше: при каждом нажатии клавиши диск поворачивается на одну двадцать шестую часть окружности, делает один шаг. Теперь контакт **1** на клавиатуре совмещается уже с контактом **2** на шифровальном диске! Внутренняя проводка сместилась, и при повторном нажатии на букву **A** ток пойдет по абсолютно другому пути внутри диска и выйдет, например, на контакте **19**, зажигая букву **T**. Если бы диск стоял на месте, это был бы моноалфавитный шифр — когда для каждой буквы сообщения используется один и тот же алфавит замены. Но вращение диска превращает шифр в полиалфавитный — в котором на каждую новую букву сообщения приходится новый алфавит замены. Но через 26 букв диск совершит полный оборот, и правило замены начнет повторяться. Фактически, у нас получается классический шифр Виженера с фиксированным периодом 26. Метод взлома шифра Виженера была разработан еще в девятнадцатом веке Фридрихом Касиски и Чарльзом Бэббиджем (тем самым, который придумал разностную машину). Самой сложной частью метода Бэббиджа-Касиски был поиск периода шифра, а тут он зафиксирован самой конструкцией машины. После нахождения периода достаточно выписать текст в таблицу с 26 столбцами. внутри каждого столбца перед нами будет шифр простой замены, метод взлома которого — частотный анализ, который придумал еще в 9 веке арабский философ Аль Кинди. Для того, чтобы устранить эту уязвимость, Шербиус и изобрел (независимо и параллельно с несколькими другими изобретателями) роторный принцип шифрования. В машину вставляется три или более шифровальных дисков, которые механически соединены по принципу, напоминающему вращение роторов, часовых стрелок или счетчиков воды. Справа расположен самый быстрый диск, который делает шаг при каждом нажатии на клавишу. Когда он совершает полный оборот, с помощью специального зубчика он зацепляет соседний, средний диск. Когда через 676 шагов (26 умножить на 26) средний диск совершит полный оборот, он таким же зубчиком зацепит последний, третий диск. Вся система целиком полный оборот совершит через семнадцать тысяч пятьсот семьдесят шесть шагов (26 в третьей степени). При этом, так как положение зубчика зависит от стартовых положений дисков, предсказать, когда эти шаги произойдут, достаточно сложно. Кроме того, внутри каждого шифровального диска подключение проводов уникально. Для того, чтобы расшифровать сообщение, зашифрованное такой машиной, надо было иметь комплект точно таких же дисков, знать положение зубцов на дисках, порядок, в котором диски вставлены в машину, и стартовую позицию дисков, с которой начиналось шифрование. В теории, чем больше дисков использовалось в машине, тем шифрование было бы более стойким. Но здесь встали практические проблемы. 23 февраля 1918 года Артур Шербиус подает патентную заявку № DE416219 — первый фундаментальный патент в истории «Энигмы». В этой заявке он замахивается на монструозную конструкцию: систему из 10 последовательно установленных дисков. Каждый дисков после полного оборота на 360 градусов с помощью зубчатого механизма поворачивает соседний диск на один шаг. 10 дисков по 25 контактов теоретически давали невероятное количество вариантов стартовых настроек, — почти 100 триллионов! Помешало несовершенство механики того времени. Когда Шербиус попытался собрать первый рабочий прототип с 10 роторами, возникла катастрофическая техническая проблема. Чтобы электрический ток прошел от клавиатуры до выходной лампочки через 10 роторов, ему нужно было преодолеть **20 последовательных подпружиненных контактов**. В реальной жизни медные и латунные контакты моментально покрывались тонкой пленкой окислов и грязи. Ток от маленького аккумулятора напряжением 4–6 вольт просто «застревал» где-то посередине машины из-за суммарного высокого сопротивления окисленных контактов. Если же увеличивать напряжение и силу тока, контакты начинали искрить и подгорать, свариваясь между собой. Более того, механическое трение 10 роторов и фиксаторов делало нажатие на клавишу невероятно тяжелым. Оператор шифровального аппарата должен был обладать пальцами атлета, чтобы продавить клавиатуру. Справедливости ради, такие машины все же существовали, например машина “Фиалка” изобретенная советскими инженерами. Но это тема для отдельного выпуска. Отчаявшись решить проблему электромеханики, Шербиус совершает нестандартный маневр. В патентном дополнении 1918 года он предлагает... **пневматическую шифровальную систему**! В ней вместо электрического тока по трубам и через отверстия в роторах должен был проходиться сжатый воздух, заставлявший срабатывать маленькие свистки или пневматические клапаны! Были варианты использования масляных систем и световых лучей с зеркалами. К счастью для будущей криптографии, пневматическая «Энигма» оказалась слишком сложной в изготовлении — подобные устройства появились только в 1930-х годах в Британии и Чехословакии, и быстро оказались забыты. А Шербиус вернулся к электротехнике и принялся кардинально сокращать число роторов и искать чем компенсировать ухудшение криптостойкости. И такой вариант был найден. Чтобы уменьшить количество дисков с десяти до трех без потери криптостойкости, Шербиус и его коллега Вилли Корн (_Willy Korn_) внедряют гениальное техническое решение — **рефлектор** или «обратный диск». Рефлектор устанавливался в самом конце вала после трех рабочих дисков. В отличие от обычных дисков, рефлектор не вращался во время печати и имел контакты только с одной, левой стороны. Внутри рефлектора эти 26 контактов были попарно соединены 13 проводами. Как это работало теперь? Сигнал от клавиатуры проходит через три диска слева направо, попадает в рефлектор, сворачивает по внутренней перемычке назад и проходит через другие контакты тех же дисков в обратном направлении — справа налево — выходя на ламповую панель! Это было главное удобство для оператора. Если при определенном положении роторов буква **A** зашифровывалась как **G**, то при вводе буквы **G** при том же положении роторов ток шел по абсолютно тому же маршруту в обратную сторону и зажигал букву **A**! Больше не требовалось переключать режим «Шифрование / Расшифрование». Отправитель и получатель просто устанавливали одинаковый порядок дисков, их начальные позиции и печатали текст. Но у рефлектора был один фатальный криптографический изъян, который Шербиус посчитал незначительным, но который спутал карты немецким военным через 15 лет. Из-за того, что рефлектор попарно соединял контакты, **буква никогда не могла зашифроваться сама в себя**! Буква **A** могла стать чем угодно, но только не буквой **A**. Именно за эту «зацепку» впоследствии зацепятся польские и английские криптоаналитики. Но мы к этому еще вернемся в будущих выпусках. После поражения Германии в Ноябрьской революции 1918 года и заключения Версальского мира в 1919 году армия Веймарской республики — Рéйхсхéер — была расформирована, а вместо нее был создан временный Рéйхсвéр с сокращенной до 100 000 человек численностью.. Деньги кончились, и идея военных заказов повисла в воздухе. Чтобы элементарно выжить и платить зарплату рабочим, фирма _Scherbius & Ritter_ в берлинском районе Ванзе начинает массовый выпуск гражданской продукции. Они делают керамические грелки, электрические подушки с обогревом, термостаты для инкубаторов и выключатели. Но Шербиус не оставляет свою мечту. Все заработанные деньги он вкладывает в доработку шифратора. В период с 1919 по 1923 год Шербиус предпринимает отчаянные попытки продать идею государственным структурам Веймарской республики. Он везет свои прототипы по трем основным ведомствам: Первым, к кому пошел Шербиус, был его старый заказчик — армия. Оказалось, что, так как Рéйхсхéер был распущен, а **Рéйхсвéр** был “создан с нуля”, никакой правовой преемственности по заключенным конртактам не было, поэтому денег за уже проведенные разработки Шербиусу платить было некому. Военные выслушали Шербиуса и выдвинули жесткое условие — машина должна быть не ламповой, а буквопечатающей (выбивать текст на бумажной ленте), а сам механизм должен быть строго засекречен. Но при этом денег на финансирование ОКР у армии нет. Звучит не очень. Следом шла **Рейхспочта (Министерство почт):** Почтовое ведомство управляло коммерческим телеграфом и проявляло огромный интерес к защите коммерческой переписки крупных корпораций. Однако почтовики требовали, чтобы машина продавалась абсолютно свободно по всему миру, дабы любые международные компании могли вести защищенный бизнес. После войны на ряде международных конференций страны Европы планировали бурный рост международного телеграфного сообщения и обсуждали стандартизацию гражданское шифрования, и это выглядело перспективным рынком. Забегая вперед, последующие события — мировой финансовый кризис, начало Второй мировой, а затем Холодной войны привели к тому, что первые стандарты гражданского шифрования были приняты только через полвека, уже в эпоху интернета, в конце 1970-х. И оставался **МИД (Министерство иностранных дел):** Дипломаты заявляли, что не намерены ничего покупать до тех пор, пока армия и почта не придут к единому мнению. Летом 1920 года Министерство почт отправляет Шербиуса в свободное плавание. Почтовики письменно уведомили его, что из-за финансового кризиса выкупить патенты государство не может, и официально разрешили продавать изобретение за рубеж. Шербиус моментально оформляет патенты в Нидерландах, Великобритании, США, Франции и Японии, опубликовав подробные схемы в открытых источниках. Для управления делами создается новое юрлицо Gewerkschaft Securitas (ГеверкшАфт ЗЕкуритАс). Чтобы превратить идею в продукт, в 1923 году изобретатель придумывает звучное имя — **«Enigma»** (от греческого «загадка»). В разгар свирепой гиперинфляции Шербиус привлекает инвесторов, для чего 9 июля 1923 года основывает акционерное общество _Chiffriermaschinen AG_ (ШИфрир машИнен АГе) (ChiMaAG — ШИма агЕ). Акции продавались с безумной спекулятивной наценкой в 25 000%, а сам Шербиус занял скромный пост главного инженера, отдав управление финансистам. И вот осенью 1923 года на Международном почтовом конгрессе в Берне (Швейцария) компания с помпой презентует первенца гражданской линейки. Эта машина под названием “Энигма” позже, чтобы отличать ее от других моделей, стала известна как Die Handelsmaschine (ДИ ХАндельс МашИне), то есть “торговая машина”. Это была монструозная конструкция: деревянный дубовый секретер весом под 50 килограммов, внутри которого размещался электродвигатель, поворачивавший четыре массивных диска, шаг которых управлялся сложным механизмом из шестеренок со взаимно простым числом зубцов (чтобы увеличить период шифра), а результат печатался на бумажном листе. О машине широко писали в прессе (фотографию даже опубликовали в советском Огоньке, но рынок встретил «Торговую машину» прохладно. Машина была слишком тяжелой, дорогой и сложной. Поэтому к 1924 году Шербиус добавил в ассортимент “Модель А” — сделанную на основе прототипа конструкцию с двумя дисками с роторным принципом шага, рефлектором, ламповой панелью вместо печатающего магазина, которая весила всего пять килограмм. После каждого нажатия на клавишу нужно было нажать на специальную кнопку, чтобы шифровальные диски шагнули. . “Модель А” как компромиссная эконом-версия не удовлетворяла требованиям криптостойкости. Поэтому Шербиус и Корн сразу же садятся за работу над **Model B**. Они попытались угодить требованиям Почтового министерства, увеличили число роторов до четырех и попытались довести до ума печатающий механизм. Увы, и эту версию ждал провал: при высокой скорости печати буквопечатающие литеры постоянно заклинивало. К 1924 году компания ChiMaAG (ШИма агЕ) оказалась на грани банкротства. Банки и торговые дома не спешили покупать дорогие аппараты, предпочитая старые кодовые книги. Тогда топ-менеджеры компании пошли на авантюру, потянувшую за собой один из самых громких политических скандалов Веймарской республики — **«Дело братьев Бармат» (_Barmat-Skandal_)**. Руководство ChiMaAG (ШИма агЕ), состоявшее в одной партии с министром почт Антоном Хёфле, убедило его втайне, без ведома парламента, перевести компании государственные средства в обмен на закупку партии машин и скрытое приобретение пакета акций. Когда в начале 1925 года расследование вскрыло финансовые махинации братьев Бармат, дававших взятки чиновникам за льготные кредиты, аудиторы споткнулись и об эти незадокументированные транзакции в адрес ChiMaAG. Министр Хёфле со скандалом ушел в отставку, был арестован и в апреле 1925 года скоропостижно скончался в тюремной больнице. Счета компании заморозили, а пресса разнесла историю о «финансовой афере с шифровальными машинами». Пока финансистов таскали по допросам, Шербиус в мастерской доводит до блеска коммерческие версии своих машин. Сначала у ламповой Модели Б заменяет непривычную нам алфавитную раскладку из двух рядов клавиш на понятную трехрядовую клавиатуру (но все еще с алфавитным порядком клавиш), и ламповую панель с такой же раскладкой. В модели Энигма С (Цэ), разработанной в 1925 году, наконец диски стали сдвигаться сами по себе, с каждым нажатием на клавишу. А Модель Д (1927 года) соединила в себе почти все элементы финальной машины, вошедшей в историю, и наконец перешла на привычную немцам раскладку QWERZU (КВЕРЦУ[a]), адаптированную под немецкий КВЕРТИ. «Энигма» превратилась в элегантный чемоданчик с ручкой, работавший от батарейки. Именно «Модель D» разлетелась по миру: её покупали дипломаты, банкиры, швейцарская армия и даже разведки других стран, желавшие изучить механизм. Параллельно в середине 1920-х годов Английское Адмиралтейство выпустило мемуары о Первой мировой войне, где в открытую призналось, что британская разведка («Комната 40») спокойно читала практически всю секретную немецкую морскую переписку, пользуясь захваченными кодовыми книгами. Военные осознали, что их ручные шифры ненадежны, и срочно обратили взор на разработки Шербиуса. Первым сдался флот. В 1925 году Немецкий флот (_Reichsmarine_) закупает пробные экземпляры компактной _Model C_, и к 1926 году формулирует техническое задание на переработку проводки под 29-буквенный алфавит с умлаутами, и принимает ее на вооружение под названием **Funkschlüssel C** («Радиошифр C»). Сухопутные же войска (_Reichsheer_) взяли за основу коммерческую _Model D_, но их математики потребовали сделать шифр еще более стойким. Военные понимали: раз коммерческая версия свободно продается за рубеж, вражеские разведки легко изучат устройство роторов. Тогда инженерный отдел армии совместно с Вилли Корном добавляет на переднюю панель шифратора последний ключевой элемент Энигмы — коммутационную панель. Новая конструкция работала так: на передней стенке корпуса разместили 26 пар гнезд. Оператор перед сеансом связи мог с помощью коротких кабелей со штекерами попарно соединить буквы — например, соединить **A** с **X**, а **B** с **M**.[b][c] Теперь импульс от клавиши **A** перед попаданием в роторы подменялся на **X**, проходил всю систему роторов и рефлектора, а на выходе еще раз подменялся через коммутационную панель перед тем, как зажечь лампочку! Добавление всего 6 пар штекеров (позже их число довели до 10) взвинтило число вариантов начальной настройки машины до астрономических **158 квинтиллионов**! В 1927 году армия размещает секретный авансовый заказ на 400 таких машин, а **1 июня 1930 года** доработанный аппарат официально принимается на вооружение под именем **Enigma I** (известная также как _Wehrmacht Enigma_). Компания ChiMaAG полностью переходит под крыло государства и с 1932 года закрывается для коммерческих заказов. Что до Шербиуса... Человек, который отдал 12 лет жизни, всё свое состояние и здоровье на создание «Энигмы», пробивал стену бюрократии, пережил банкротства и коррупционные скандалы, так и не увидел триумфа своего изобретения. **13 мая 1929 года** 50-летний Артур Шербиус попал в аварию в конном экипаже, который на полной скорости врезался в каменную стену здания. Шербиус получил тяжелейшие внутренние травмы и скончался в тот же день. Любопытно, что незадолго до этого при невыясненных обстоятельствах погибли изобретатели дисковых шифровальных машин из Швеции и Нидерландов. 3 марта 1928 года в Дюссельдорфе умер голландский держатель патента на шифровальную машину Гуго Кох, а 7 ноября того же года во Франции умер швед Арвид Дамм — изобретатель роторных машин.. Но являются ли эти смерти сразу после закупки Энигм армией, совпадением — размышление из области теории заговора. Первые перехваты сообщений, зашифрованных при помощи «Энигмы», относятся к 1926 году. Однако прочитать их долгое время не могли. Только через 6 лет сотрудники польского Бюро Шифров найдут способ дешифровать сообщения Энигмы, но об этом мы поговорим в следующих выпусках. Над выпуском работали, ведущий — Ковальчук Артём, научный сотрудник музея Криптографии — Егор Ефремов и звукорежиссер — Алексей Попов.