Úsvit Hackerů: Enigma a Ultra

Lukáš Erben 19. 3. 2013

Enigma a Ultra. Dvě nejdůležitější části příběhu úsvitu hackerů. Nejen proto, že německý elektromechanický stroj a jeho rozluštění významně ovlivnilo průběh a možná i výsledek druhé světové války, ale také proto, že Enigma a její dešifrování v Bletchley Parku úzce souvisí se samotným vznikem počítačů.

„30. června 1939 poslal major Gwido Langer, šéf polského Biura Szyfrow, svým protějškům ve Francii a Británii nečekané telegrafické pozvání na naléhavou schůzku do Varšavy. Když 24. července Britové a Francouzi dorazili, nevěděli, co je vlastně čeká. Langer je přivedl do místnosti, v níž stál předmět zakrytý černou látkou. Když ji strhl, objevila se jedna z Rejevského „Bomb“ (viz třetí díl našeho seriálu – poz. aut.). Diváci v úžasu poslouchali, jak Rejevski úspěšně dešifruje Enigmu již řadu let. Poláci byli nejméně deset let napřed před kýmkoliv jiným. Žasli zejména Francouzi, protože polský úspěch byl založen na materiálech, které Polákům kdysi poskytli a sami je považovali za bezcenné. Na závěr nabídl Langer Britům a Francouzům dvě repliky vojenské Enigmy a plány na stavbu „bomb“. Ty měly být přepraveny diplomatickou poštou do Paříže, odkud se jeden ze šifrovacích strojů dostal 16. srpna do Londýna v zavazadlech scénáristy Sachy Guitryho a jeho ženy herečky Yvonne Printemps, aby unikl pozornosti německých špiónů, kteří sledovali francouzské i britské přístavy. Přesně o dva týdny později vypukla 2. světová válka.“ – Simon Sigh, The Code Book

Po dvou možná netradičních, ale snad ne nezajímavých odbočkách se dnes vracíme k příběhu přístroje Enigma – tedy jeho rozluštění (které se poprvé podařilo polským kryptoanalitykům) a čtení německých zpráv a depeší, označovaného spojenci kódem „Ultra“. Byly to právě informace „Ultra“, které zásadně ovlivnily přinejmenším průběh (ne-li samotný výsledek) druhé světové války. Ale nepředbíhejme – než se dostaneme do sídla MI6 v Bletchley Parku, měli bychom dovyprávět příběh polských kryptoanalytiků, přesněji řečeno jeho závěrečnou válečnou etapu, kterou jsme v první části vyprávění o Enigmě záměrně vynechali.

PC Bruno a Cadix

Když 17. září 1939 zaútočila na Polsko z východu komunistická rudá armáda, osazenstvo varšavského Biura Szyfrow pochopilo, že své zemi nejlépe pomohou, pokud nabídnou své služby spojencům přímo. Překročili proto hranice s Rumunskem a již 20. října se usadili poblíž Paříže, v zámku Vignolles a vytvořili Polsko-Francouzskou jednotku PC Bruno, která se okamžitě pustila do luštění zpráv šifrovaných stroji Enigma a navázala úzkou spolupráci s britskými kryptoanalytiky v Bletchley Park. Přestože již v prosinci Britové žádali, aby bylo osazenstvo PC Bruno převeleno do Anglie, matematici zůstali, společně s dalšími jednotkami polské exilové armády ve Francii. Spolupráce s Brity ale pochopitelně pokračovala a vedla k řadě úspěchů – mimo jiné byly v předstihu odhaleny plány Německých útoků na Dánsko, Norsko, Belgii a Holandsko. Za poznámku stojí i to, že samotná komunikace mezi Bletchley Parkem a PC Bruno byla šifrována pomocí strojů Engima! V období od vzniku PC Bruno do pádu Francie v červnu 1940 bylo zhruba 83 procent klíčů pro Enigmu získáno v Bletchley Parku, zatímco na PC Bruno připadalo zbývajících 17 procent. Marian Rejewski to po válce okomentoval těmito slovy:

„Jak by tomu mohlo být jinak, když my (polští krytoanalitici) jsme byli tři a v Bletchley bylo přinejmenším několik set britských kryptoanalytiků, vzhledem k tomu, že celkem tam pracovalo na 10 tisíc lidí. Navíc získávání klíčů záviselo i na objemu materiálu, který jsme měli k dispozici a toho měli opět mnohem více Britové než Francouzi. Navíc ve Francii (na rozdíl od práce v Polsku) jsme hledali nejen denní klíče, ale museli jsme také sami rozluštit zprávy. Myslím, že je vlastně zázrak, že jsme dokázali rozluštit 17 procent klíčů.“

Vzácná fotografie polských kryptoanalytiků v Cadixu
(zleva: Zygalski, Rozycki, Rejewski)

Osazenstvo PC Bruno bylo krátce před porážkou Francie evakuováno na jih země a 24 června 1940, dva dny po podepsání příměří, bylo 15 Poláků přepraveno letecky do Alžírska, odkud se ale vrátili do jižní Francie (spravované vládou ve Vichy) kde pracovali jako součást odbojové skupiny Cadix. Ta se zaměřovala nejen na dešifrování německých zpráv SS, gestapa a Wehrmachtu, ale také na Sovětské depeše. Cadix ukončila svou činnost 9. listopadu 1942, den poté co se spojenci vylodili ve francouzské severní Africe – Německo totiž v případě spojenecké invaze v severní Africe plánovalo obsazení jihu Francie, což se 11 listopadu skutečně stalo. Poláci se společně s dalšími členy Cadix pokusili dostat do Španělska. Nakonec se to podařilo jen Marianu Rejewskemu a Henryku Zygalskému – ti se po dlouhé a strastiplné cestě, španělském zajetí a intervenci Červeného Kríže dostali ve druhé polovině roku 1943 do Británie, kde jim ale nebylo dovoleno přidat se k osazenstvu Bletchley Parku (díky svému pobytu v jižní Francii a španělském vězení byli považováni za možné bezpečnostní riziko), a tak se v rámci polských výzvědných jednotek v Boxmooru věnovali prolamování ručních šifer SS a SD.

Zrod Bletchley Parku

Místnost 40, která byla centrem britské kryptoanalýzy během 1. světové války ukončila svou činnost v roce 1919, když byla sloučena armádními zpravodajskými jednotkami. Nicméně Britové, na rozdíl od Američanů (jak dokazuje legendární výrok Henryho Stimsona „Gentlemani si navzájem poštu nečtou“ z jednoho z předchozích dílů našeho seriálu), vnímali význam kryptoanalýzy jako zásadní i v meziválečném období. Ještě v roce 1919 tak bylo rozhodnuto založit organizaci s krycím názvem „Vládní kódovací a šifrovací škola“ (Government Code and Cypher School – GC&CS).

V meziválečném období nebyla GC&CS – na počátku sestávala zhruba ze třiceti důstojníků – specialistů a zpočátku se zaměřila zejména na diplomatické zprávy a depeše. To se ale změnilo v polovině 20. let, kdy se do popředí zájmu dostaly diplomatické a armádní šifry Sovětského Svazu, což se vyplatilo zejména v roce 1927, když komunisté podpořili v Británii generální stávku a začali s pomocí sovětů šířit propagandu. Premiér Standley Baldwin sovětské depeše zveřejnil a komunisty tak efektivně diskreditovali.

S nevyhnutelným příchodem války v roce 1939 bylo jasné, že GC&CS musí být přestěhována z Londýna do vhodnějšího sídla, které by poskytlo dostatek prostoru mnohem většímu počtu zaměstnanců a bylo by i vhodnější z hlediska bezpečnosti a ostrahy. Sídlo, které stálo na pozemcích někdejšího Eatonského panství, vystavěl do dnešní podoby na sklonku 19. století finančník a politik Sir Herbert Samuel Leon. Zvláštní směs viktoriánské gotiky, tudorovského a holandského baroka se často stávala námětem pro vtípky zaměstnanců či návštěvníků areálu. Bletchley Park koupil v roce 1938 investor, který plánoval zboření původních budov. Než se tak ale stalo, objevil jej Admirál Sir Hugh Sinclair, šéf námořní rozvědky a MI6, který hledal nové sídlo pro své zpravodajce. Vše ale muselo probíhat v utajení, a tak první vládní a armádní úředníci, kteří Bletchley Park zkoumali, přijeli coby „lovecká skupina kapitána Ridleyho“.

Průčelí Bletchley Park
(od roku 1993 je zde muzeum)

Byla to hlavně ideální pozice – jen pár minut pěšky od železniční stanice Bletchley, která nabízela rychlé spojení s Oxfordem a Cambridge (odkud přicházela většina špičkových matematiků a kryptoanalytiků) a zároveň s Londýnem a dalšími velkými městy. Poblíž se navíc nacházel telegrafní a telefonní uzel Fenny Stradford. Bletchley Park se zkrátka a dobře nacházel na křižovatce dopravních i informačních dálnic sklonku třicátých let minulého století.

První osazenstvo GC&CS se do nového areálu přestěhovalo 15. srpna 1939 (shodou okolností den před tím, než do Británie dorazila Enigma a plány Bomby z Polska). Celý areál byl záhy doplněn o dřevěné přízemní domky, ani ty společně se stájemi a hospodářskými budovami ale záhy nestačily, a tak MI6 odkoupila i sousední chlapeckou školu Elmers School.

Enigma: náhody, štěstí a lenost

Bletchley Park se zaměřil na luštění klíčů a zpráv šifrovaných přístroji Enigma s elektro-mechanickými rotory a Lorenzovou šifrou (té budeme věnovat pozornost v jednom z následujících dílů). Je třeba zdůraznit, že při dodržení všech postupů byla Enigma (zejména po přidání dalších dvou rotorů v prosinci 1938) prakticky nerozluštitelná. Byly to právě chyby, omyly a zejména lenost a pohodlnost těch, kdo s Enigmou pracovali, díky nimž se dařilo denní klíče a zprávy luštit.

Klasickým příkladem, k čemu vede laxní přístup při práci s Enigmou, bylo italské námořnictvo. To posílalo zprávy šifrované Enigmou již za španělské občanské války, a jak Britové v roce 1940 zjistili, Italové od té doby nezměnili samotné stroje ani postupy jejich používání. Díky tomu se podařilo prolomit italské námořní šifry, což vedlo k řadě dílčích i významných vítězství. Aby Italům nedošlo, že Britové umí číst jejich námořní zprávy, posílali Britové před útokem na jejich lodě do míst, kde se měly podle rozluštěných zpráv nacházet, nejprve průzkumné letadlo.

Němci byli samozřejmě mnohem důslednější – Enigmu před válkou a na jejím počátku několikrát vylepšili a měnili i předepsané postupy pro práci při šifrování. Přesto operátoři opakovaně prováděli různé drobné přešlapy, díky kterým bylo možné některé zprávy dešifrovat. Systémovou slabinou, kterou Němci odstranili až v květnu 1940, bylo povinné opakované vysílání klíče na začátku zprávy. Kromě toho tu ale byla řada nesystémových chyb, které dělali operátoři buď nevědomě, nebo dokonce vědomě, z prosté lenosti. Do první skupiny patřilo opakování některých frází. Například trojice znaků ANX, kterými začínala řada zpráv (doslova „pro“ následované znakem X pro další slovo). Podobných frází bylo více a kryptoanalytici v Bletchley Parku jim začali říkat „taháky“ (Cribs). Řada operátorů používala nesmyslně snadné klíče, například AAA, BBB nebo tři po sobě jdoucí písmena na klávesnici Enigmy. Jindy u zpráv, které měly více částí, zapomněl operátor nastavit nový klíč pro další část zprávy – pozice rotoru na konci předcházející zprávy se tak stala klíčem pro zprávu následující (tento jev byl pojmenován „cillies“).

Enigma: fotografie rozvodné desky (plugboard / Steckerbrett)

Řada chyb a slabin nesouvisela se samotným používáním Enigmy. Například když stejná nebo takřka stejná zpráva byla následně odeslána pomocí jiné slabší šifry, jiné pak byly doslova předepsány – například když Luftwaffe nakazovala svým operátorům, že žádné písmeno na rozvodné desce nesmí být propojeno na písmeno, které s ním v abecedě sousedí. To paradoxně snížilo počet kombinací a umožnilo rychlejší automatické dešifrování pomocí Bombe (té se budeme věnovat v příštím díle). Slabin které Němci vytvářeli hloupými nařízeními nebo prostou leností, byla celá řada a v prvních měsících války byly právě tyto slabiny hlavní cestou, jak klíče a zprávy šifrované Enigmou číst. Britové dokonce vyhradili pro dešifrování pomocí „Taháků“ speciální místnost v jednom z přízemních domků v Bletchley Parku. Zde byly uchovávány indexované informace o osobách (jména velících důstojníků), lodích, jednotkách, zbraních, technické termíny, výrazy z německého armádního žargonu a pochopitelně zejména často opakované fráze jako byla „Keine besonderen Ereignisse“ – ekvivalent Švandrlíkovského „po dobu mé služby se nic zvláštního nestalo“.

Zdrojem podobných frází byly pochopitelně i zprávy šifrované vedle Enigmy i jinými postupy. Například německé námořnictvo často používalo paralelně „dokařskou“ šifru i Enigmu. MI5 dokonce měla speciální dvojí agentku „Treasure“, která podávala Němcům falešné zprávy, jejichž největší hodnota spočívala v tom, že byly následně šifrovány Enigmou Abwehru (a bylo tak možné s jejich pomocí získat denní klíče).

widgety

Ještě důmyslnější způsob, jak získat denní klíče, využívali Britové pro zabezpečení klíčových aktivit, jako byly Arktické konvoje. V takových případech RAF rozmístila na předem určeném místě miny – místo bylo vybráno tak, aby odkazy na jeho souřadnice v německém námořním systému neobsahovaly čísla, pro než mohli Němci použít zkrácená slova nebo alternativy (například 6 nebo 7). Pak už jen stačilo počkat až Němci pošlou varovnou zprávu o pozici min paralelně šifrovanou Enigmou na ponorkách a slabší dokovou šifrou. Britové pro tento postup získání denního klíče označovali kouzelným termínem „zahradničení“ (gardening).

Většina „taháků“ by ale nebyla moc platná, kdyby další z geniálních matematiků v příběhu úsvitu hackerů, Alan Turing, nenavrhl krátce po svém příjezdu do Bletchley Parku svou vlastní vylepšenou verzi polské „Bomby“. To je ale příběh příštího dílu našeho seriálu.

Použité zdroje

Našli jste v článku chybu?
120na80.cz: Zlepšete si kondici s kořenem z Dálného východu

Zlepšete si kondici s kořenem z Dálného východu

DigiZone.cz: Digi Slovakia zařazuje stanice SPI

Digi Slovakia zařazuje stanice SPI

DigiZone.cz: Další programatické formáty

Další programatické formáty

Podnikatel.cz: Takhle se prodávají mražené potraviny

Takhle se prodávají mražené potraviny

Lupa.cz: Další Češi si nechali vložit do těla čip

Další Češi si nechali vložit do těla čip

DigiZone.cz: Technisat připravuje trojici DAB

Technisat připravuje trojici DAB

DigiZone.cz: Koncesionářské poplatky pro RTVS

Koncesionářské poplatky pro RTVS

Podnikatel.cz: Chystá se smršť legislativních novinek

Chystá se smršť legislativních novinek

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

120na80.cz: Hrbatá prsa aneb mýty o implantátech

Hrbatá prsa aneb mýty o implantátech

DigiZone.cz: Parlamentní listy: kde končí PR...

Parlamentní listy: kde končí PR...

Podnikatel.cz: Kalousek chce odklad EET. Předvolební tah?

Kalousek chce odklad EET. Předvolební tah?

Vitalia.cz: dTest odhalil ten nejlepší kečup

dTest odhalil ten nejlepší kečup

Podnikatel.cz: Byla finanční manažerka, teď cvičí jógu

Byla finanční manažerka, teď cvičí jógu

Lupa.cz: Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

Vitalia.cz: Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Vitalia.cz: Jsou vegani a vyrábějí nemléko

Jsou vegani a vyrábějí nemléko

Podnikatel.cz: Dva měsíce na EET. Budou stačit?

Dva měsíce na EET. Budou stačit?

120na80.cz: 3 preventivní vyšetření na odhalení rakoviny

3 preventivní vyšetření na odhalení rakoviny